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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA · FACULTAD .DE INGENIERÍA MECÁNICA "CÁLCULO Y DISEÑO DE UN SECADOR DE PLATOS DE 2,5 TM/HR PARA HARINA DE PESCADO", TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:. INGENIERO MECÁNICO JAVIER ISRAEL KUPERMAN DE LA PUENTE PROMOCIÓN 1 984 - ll- LIMA-PERÚ .2004

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

· FACULTAD .DE INGENIERÍA MECÁNICA

"CÁLCULO Y DISEÑO DE UN SECADOR DE PLATOS DE

2,5 TM/HR PARA HARINA DE PESCADO",

TESIS

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:.

INGENIERO MECÁNICO

JAVIER ISRAEL KUPERMAN DE LA PUENTE

PROMOCIÓN 1 984 - ll-

LIMA-PERÚ

.2004

ALUMNO
Nuevo sello
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DEDICATORIA

En memoria a mi Señora Madre

CRISTINA, quien me ayudó y

brindó su apoyo para esforzarme

y llegar hasta lograr lo que soy.

Javier Israel Kuperman de la Puente

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TABLA DE CONTENIDO

PRÓLOGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

CAPÍTULO I

:INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1 GENERALIDADES .................................... 7

1 . 2 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1 . 3 ALCANCE . . . . . . . . . ~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

CAPÍTULO II

2 .1 EL SECADOR EN LA INDUSTRIA DE LA HARINA DE

PESCADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.1.1 POR EL MÉTODO DE TRANSMISIÓN DE CALOR A LOS

SOLIDOS HÚMEDOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 O

2.1.2 POR LAS CARACTERÍSTICAS Y LAS PROPIEDADES

FÍSICAS DEL MATERIAL SECADO ............... 10

2.1.3 FACTORES IMPORTANTES ...................... 11

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VI

2. 1. 3. 1 PROPIEDADES DEL MATERIAL QUE SE VA A

MANEJAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.1.3.2CARACTERÍSTICAS DE DESECACIÓN DEL

MATERIAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.1.3.3CIRCULACIÓN DEL MATERIAL QUE ENTRA Y SALE

DEL SECADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2. l. 3. 4 CUALIDADES DEL PRODUCTO ............... 13

2 .1. 3. 5 PROBLEMAS DE RECUPERACIÓN ..•.......... 13

2.1.3.6INSTALACIONES DISPONIBLES EN EL SITIO DE

UBICACIÓN PROPUESTO ................... 13

2.2 TIPOS DE SECADORES .............................. 14

2. 2. 1 SECADORES INDIRECTOS ...................... 14

2 . 2 . 1 . 1 CONTINUOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2. 2. 1.1. 1 SECADORES DE CILINDRO .......... 16

2. 2 .1.1. 2 SECADORES DE TAMBOR .••.•.•.•••• 16

2.2.1.1.3 SECADORES DE TRANSPORTADOE DE

TORNILLO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.1.1.4 SECADORES ROTATIVOS DE TUBO DE

·VAPOR . • . . . • . • . • • • . • • . . • • . • • • • • . 17

2.2.1.1.5 SECADORES DE BANDEJAS VIBRADORAS17

2 . 2 . 1 . 1 . 6 TI POS ESPECIALES . . . . . . . . . . . . . . . 1 7

2 . 2 . 1 . 2 POR LOTES . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . 18

2.2.1.2.1 SECADORES DE ARTESOS AGITADAS .. 18

2.2.1.2.2 SECADORES POR CONGELACIÓN ..•... 18

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•.\

VII

2.2.1.2.3 SECADORES ROTATORIOS AL VACIO .. 19

2.2.1.2.4 SECADORES DE BANDEJAS·AL VACIO. 19

2.3 DIFERENCIAS Y VENTAJAS ENTRE SECADOR DIRECTO Y

SECADOR INDIRECTO ..........••.•................. 20

2. 3.1 SECADORES DIRECTOS ..........•......•...... 20

2.3.2 SECADORES INDIRECTOS •••••••••.•.••••••.••• 22

2.4 SECADOR INDIRECTO DE PLATOS DE 2.5(TON/HR) •..... 24

2.4.1 DESCRIPCIÓN .....•...•...............•..... 24

2. 4. 2 OPERACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.4.3 PUESTA EN MARCHA DEL SECADOR .............. 30

2. 4. 4 DETENCIÓN DEL SECADOR . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . 32

2. 4. 5 PRESERVACIÓN .............................. 33

CAPÍTULO III

CÁLCULO TÉRMICO DEL SECADOR ......................... 36

3.1 FACTORES PROPIOS DEL PESCADO A PROCESAR .......... 36

3.1.1 SÓLIDOS, GRASA, HUMEDAD, A LA ENTRADA

DEL SECADOR Y A LA SALIDA ................. 36

3.1.2 PROPIEDADES FÍSICAS DEL PESCADO ••...•..... 41

3. 2 PARÁMETROS DE LOS AGENTES DE SECADO ............. 42

3 . 2 . 1 VAPOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2

3. 2. 2 AIRE CALIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

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VIII

3. 3 MODELO MATEMÁTICO DE TR..J.\NSFERENCIA DE CALOR

EN EL SECADOR INDIRECTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4

3~3~ 1 CONSUMO DE VAEOR. EN EL .SECADOR INDIRECTO

G (.lb 1 HR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4·5

3,3,2 CÁLCULO-DE LA SUPERFICIE DE CALENTAMIENTO

DEL SECADOR INDIRECTO ..................... 51

J·. 3'. 3· CÁLCULO DEL NÚMERO DE· PLATOS· DEL SECP. .. DOR

INDIRECTO .............•......•....•.....•.. 5:6

3.3.4 CÁLCULO D&h FLUJO MÁSICO Y TEMEERATURA

DEL AIRE CALIENTE QUE INGRESA AL SECADOR .• 59

3.3.5 ESPESOR DEL AISLANTE EN ·EL SECADOR

INDTRECTQ. . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 J.

CAPITUL.O DI.

DISEÑO DEL, SECADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -90

4· .. 1 CÁLCULO, DTMENSIONl\MIENTO, SELECCIÓN' DE MATERU\..LES

DEL SECADOR DE PLATOS ...........................•. 9-0

4 .1 .1 LONGITUD DEL. SECADOR,.. .. DIÁMETRO DEL. TAMBOR

DE SECADO' . . . . . • . . . . . . . . • . . . . . . . • . . . . . . . . • . go·

4.1.1.1 SEGÚN CALCULO TEORICO ............. 90

4' .l. l. 2. se·gún CALCULO PRACTICO .•.......... 95

4.1.2 RELACIÓN .(L/ D) .......................... 99

4 . l. 2 • 1 PARA UNA "EVAPORACION. DE CUATRO

(lb/p-ie·3 ) •••••••••••••••••••••••••• 99··

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IX

4.1.2.2 PARA UNA EVAPORACIÓN DE CINCO

(lb/pie3) ••••••••••••••••••••••••• 100

4.1.3 DIMENSIONES Y ESPESORES DE PLANCHAS A

UTILIZAR EN LOS PLATOS O ROTOR ........... 103

4.1.4 SELECCIÓN Y CALIDAD DE PLANCHAS A

UTILIZAR ................................. 105

4.1.4.1 ESPESOR DE PLANCHA PARA CILINDRO

INTERIOR • . . . . • • • . . . . • • • • . . . • . • . • • 1 O 6

4.1.4.2 ESPESOR DE PLANCHA PARA CILINDRO

EXTERIOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 O 7

4.1.4.3 ESPESOR DE PLANCHA PARA LAS TAPAS

Y BRIDAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 O 8

4.1.5 SELECCIÓN DE TUBERÍAS EN EL TRANSPORTE DE

VAPOR SATURADO, CALENTAMIENTO Y CONDENSAD0108

4.1.5.1 CÁLCULO DEL DIÁMETRO NECESARIO DE

LA TUBERÍA DE TRANSPORTE DEL VAPOR

SATURADO AL SECADOR ••...•.....•.• 108

4.1.5.2 CÁLCULO DEL ESPESOR MÍNIMO DE LA PARED

DE LA TUBERÍA DE VAPOR SATURADO .. 112

4.2 CÁLCULO Y SELECCIÓN DE EQUIPOS ................. 116

4.2.1 CÁLCULO, SELECCIÓN DEL MECANISMO DE ROTACIÓN

Y SELECCIÓN DEL MOTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

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X

4.2.2 SELECCIÓN DEL VENTILADOR PARA IMPULSIÓN DEL

AIRE CALIENTE AL SECADOR DE PLATOS ....... 128

4.2.3 SELECCIÓN DEL VENTILADOR DE SUCCIÓN DE AIRE

HÚMEDO Y VAPOR DEL SECADOR DE PLATOS ...•• 128

4.2.4 SELECCIÓN DEL CICLÓN ..................... 131

CAPÍTULO V

ESTRUCTURA DE COSTOS ............................... 142

5.1 MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DEL SECADOR

DE PLATOS ...................................... 142

5.2 CONSUMIBLES PARA LA FABRICACIÓN DEL SECADOR

DE PLATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

5.3 COSTO DE FABRICACIÓN ........................... 163

5. 3. 1 COSTO DE MATERIALES E INSUMOS . . . . . . . . . . . . 163

5.3.2 COSTO DE MANO DE OBRA .................... 164 1

5.3.3 COSTO DE SERVICIOS TERCEROS •.•••.•.••.•.. 164

5.3.4 COSTO DE ALQUILER DE EQUIPOS ............. 165

5.3.5 COSTO DEL DISEÑO DEL SECADOR .•......•.••• 165

5.3.6 COSTO DE GASTOS GENERALES ................ 166

5.3.7 UTILIDAD DE FABRICACIÓN .................. 166

5.3.8 IMPUESTO A LAS VENTAS .................... 166

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XI

-CONCLUSIONES ....................................... -167

BIBL.I.OGR.A.F4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 0-

TABIAS ~-------~-----~~-~-~~-------~~-~--~~~-~-----· ~72

PLANOS ..•.....••••••......•...•••••....•...•.•.•... 185

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PROLOGO

El presente estudio del secador de platos de fuego

indirecto tiene por objeto mejorar la calidad de la

harina de pescado a la salida del secador, ya que no está

en contacto con los humos, sino la evaporación del agua

contenida en el pescado se evapora por el calentamiento

de las paredes internas del secador, no existiendo de

esta manera residuos de cenizas.

Mantiene una gran cantidad de proteínas de la harina de

pescado por la temperatura moderada con la que trabaja,

obteniéndose de esta forma una harina de primera calidad.

Las fabricas de harina de pescado que operan en el

litoral peruano están adecuando sus instalaciones para

disminuir la contaminación, en cumplimiento con la ley

general de pesca.

Es por eso que el presente trabajo de investigación tiene

gran importancia ya que el Perú está modernizando las

plantas de harina de pescado con secadores de fuego

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2

indirecto, rotatubos o rotadis, siendo nuestra

investigación un avance porque servirá para realizar

comparaciones con los secadores de fuego directo.

Debemos estar más enterados del diagnóstico ambiental de

las operaciones de procesamiento pesquero, de la

producción de harina y aceite de pescado, del agua de

bombeo, del agua de cola, de la sanguaza y de los gases

de secado, que son los factores de la contaminación

marina.

Actualmente el Perú es uno de los mayores productores de

harina de pescado en el mundo, pero esto no esta a la par

con la tecnología que deberíamos tener ya que países

vecinos nos adelantan, existiendo plantas completas de

acero inoxidables y secadores de gran eficiencia y

calidad, en lo que respecta a secadores de fuego

indirecto, además de gran entrenamiento al personal

humano conocedores del gran problema de la contaminación

pesquera y de la calidad final de la harina de pescado.

Queda en nosotros dar las pautas para el avance

tecnológico y el estudio realizado nos sirva para tratar

de investigar más sobre este tema.

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3

El estudio se desarrollará de la siguiente manera:

CAPÍTULO I :

Introducción completa del secador de fuego indirecto.

CAPÍTULO II :

Hablaremos de los secadores en la industria de la harina

de pescado, las diferencias y ventajas entre los

secadores directos y secadores indirectos, daremos una

descripción total del secador de platos de 2.5 {TON/HR}

que es el tema de estudio además de su operación,

puesta en marcha, recomendaciones y detención del

secador, veremos aspectos para su preservación y

mantenimiento.

CAPÍTULO III: Se realizará el cálculo térmico del

secador indirecto, primero daremos a conocer los factores

propios del pescado a procesar en lo que respecta a los

sólidos, grasas, humedad a la entrada y salida del

secador, así también como las propiedades físicas del

pescado.

Realizaremos un diagrama de flujo de carga, analizando

que por cada 1,000 Kg de pescado, tendremos solamente un

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4

20% de harina seca que nos entregará el secador, ó sea

200Kg de harina a una humedad de 8% aproximada.

Hablaremos en este capítulo de los parámetros de los

agentes de secado: EL VAPOR y EL AIRE CALIENTE.

Presentará el modelo matemático de transferencia de calor

en el secador indirecto, el calor entregado por el vapor

y el aire caliente y la forma como lo absorben el

pescado, el agua, las paredes y pérdidas resultantes.

Calcularemos la superficie de calentamiento requerida

dándonos como resultado para nuestro secador, 24 platos a

utilizar, en este capítulo daremos a saber el flujo

másico y temperatura del aire caliente que ingresa al

secador, así como el consumo de vapor requerido por los

platos y chaqueta circunferencial.

Sé vera el espesor y características del aislante

requerido para evitar perdidas.

CAPÍTULO IV:

Trataremos todo lo concerniente al diseño y selección de

materiales, dimensionamiento del secador, hallaremos su

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5

longitud y el diámetro del tambor, los espesores y

calidades de las planchas, selección de tuberías de

transporte de vapor saturado, calentamiento y condensado.

Además seleccionaremos el mecanismo de rotación del

secador así como el motor a emplear.

Seleccionaremos el ventilador para impulsión de aire

caliente al secador de platos.

Seleccionaremos el ventilador de succión del aire húmedo

y vapor del secador de platos.

Seleccionaremos el ciclón de recepción de sólidos de

harina de pescado que salen a través del dueto de aire

húmedo y vapor.

CAPÍTULO V:

Desarrollaremos el costo de fabricación del secador de

platos, en lo que respecta a materiales, mano de obra,

servicios de terceros, alquiler de equipos, dando el

precio final del secador.

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6

Se dará un listado total de precios de materiales de

insumes empleados, equipos para la fabricación del

secador.

Al final del tema daremos algunas conclusiones y

recomendaciones, así como detallaremos al secador con

planos respectivos, anexos, tablas y cuadros empleados en

la elaboración del presente estudio.

PRESENTAREMOS LA BIBLIOGRAFÍA.- Dando los nombres de los

principales libros y revistas que se han revisado para la

ejecución de la Tesis.

PRESENTAREMOS PLANOS.- De Diseño, planos de fabricación y

planos de taller.

EL APÉNDICE.- En la que añadimos las . tablas y gráficos

para el trabajo.

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CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 GENERALIDADES

El Secador rotadisco calefactado por vapor está

provisto de una camisa cilíndrica y de un rotor

(agitador) también calefactado por vapor, el

material que ha de ser secado pasa lentamente a

través del secador, perdiendo la humedad,

llegando al otro extremo en forma de harina

seca y gruesa, la que pasa a un depósito

provisto de imanes a efectos de retener los

fragmentos metálicos que pudieran haber en la

harina. La humedad del material que ha de

secarse es liberada del aire seco a través del

secador en contracorriente con el material

antes de penetrar en el ciclón para la

separación del polvo de harina.

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8

El aire es entonces expulsado de la planta por

medio de un ventilador. El polvo de harina

separado en el ciclón pasa a través de un

obturador de aire rotativo interiormente al

depósito situado a la salida del secador.

El obturador de aire es usado a causa de la

caida de presión en el ciclón. Desde el

depósito la harina gruesa normalmente pasa a la

planta de molienda, {si es necesario con la

asistencia de una máquina de alimentación},

para su pulverización, y desde allí por medio

de un ventilador de transporte, lanzada a un

ciclón, para la separación de la harina cae a

un depósito para harina, provisto de sólida

para el ensacado.

En algunos casos la harina puede ser almacenada

directamente a granel.

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9

1.2 OBJETIVOS

Diseñar un secador de platos y fabricar, para

obtener harina de pescado de mejor calidad.

Al mejorar la calidad de la harina favorece al

medio ambiente reduciendo la contaminación

ambiental.

En lo Económico las harinas especiales (libre

de cenizas} está aproximadamente a us

$42ü.üü/Ton, superior con respecto a la harina

normal que es de US $270.00/ton.

1.3 ALCANCES

Comprende el diseño y los cálculos hasta la

preparación de planos de fabricación y taller.

Favorece a la empresa por su alto precio en el

mercado.

El medio ambiente está menos expuesto.

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, CAPITULO II

EL SECADOR EN LA INDUSTRIA DE LA HARINA DE

PESCADO

Para estudiar al secador en la industria de harina de

pescado tendremos en cuenta la clasificación de estos:

2 .1.1 POR EL MÉTODO DE TRANSMISIÓN DE CALOR A

LOS SÓLIDOS HÚMEDOS

Estos revelan las diferencias en el

diseño y el funcionamiento del Secado.

2.1.2 POR LAS CARACTERÍSTICAS Y LAS PROPIEDADES

FÍSICAS DEL ~TERIAL SECADO

Sirve para seleccionar un grupo de

secadores que se someten a una

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11

consideración prelinrinar en relación con

un problema de desecación específico.

2 .1 . 3 FACTORES IMPORTANTES

Además tenemos que analizar los factores

importantes que se deben tomar en cuenta

para la selección preliminar de un

secador son los siguientes:

2. ~- 3. ~ Propiedades del material que se

va a manejar.

- características

mojado.

- características

seco.

- Corrosividad.

- Toxicidad.

- Inflamabilidad.

físicas

físicas

- Tamaño de la partícula.

- Abrasividad.

en

en

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12

2.1.3.2 Características de desecación del

material.

2.1.3.3

a} Tipo de humedad (ocluída, no

ocluída, ó ambas).

b) Contenido inicial de humedad.

e) Contenido final de humedad

{máxima)

d) Temperatura

desecación.

permisible de

e) Tiempo probable de desecación

para diferentes secadores.

Circulación del material que

entra y sal.e del. secador.

a) Cantidad que se va a tratar

por hora.

b) Operación continua o por

lotes.

e) Proceso anterior a la

desecación.

d} Proceso subsecuente a la

desecación.

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13

2 . 1. 3 . 4 CUalidades de~ producto .

a) Contracción.

b) Contaminación.

e) Uniformidad del contenido

final humedad.

d) Descomposición del producto.

e) Desecación excesiva.

f) Estado de subdivisión.

g) Temperatura del producto.

h) Densidad de la masa.

2 .. l. . 3 • 5 Problemas de recuperación.

a) Recuperación de polvos.

b) Recuperación de disolvente-.

2 . l. 3 . 6 Instalaciones· disponib~es en e~

si..ti.o de ubicación propuesto.

a) Espacio.

b) Temperatura, humedad y

limpieza del aire.

e) Combustibles disponibles.

e) Ruido, vibración, polvo o

pérdidas de calor permisible.

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14

f) Fuente

mojada.

de la alimentación

g) Salidas de gases de escape.

2. 2 TIPOS DE SECADORES

Analizaremos los secadores según la transmisión

ó transferencia de calor y lo clasificaremos de

la siguiente manera:

a) Secadores Indirectos.

b) Secadores Directos

e) Secadores Infrarrojos o de calor radiante,

secadores de calor dieléctrico.

Para nuestro estudio describiremos solamente el

primer punto de secadores indirectos que es el.

tema a tratar. (a)

2.2.~ SECADORES INDIRECTOS.

El calor de desecación se transfiere al

sólido húmedo a través de una pared de

retención. El líquido vaporizado se

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15

separa independientemente del medio de

calentamiento.

La velocidad de desecación depende del

contacto

material

que se establezca entre el

mojado y las superficies

calientes.

Los secadores indirectos se llaman

también secadores por· conducción o de

contacto.

Se clasifican en:

a.l.- Continuos.

a.2.- Por lotes.

2 .. 2 .1.1 CONTINUOS

La desecación se efectúa haciendo

pasar el material de manera

continua por el secador y

poniéndola en contacto con las

superficies

clasifica en:

calientes se

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16

2.2.~-~-~ Secadores de Cilindro

Para hojas continuas, como papel,

celofán, piezas de textiles.

Por lo común los cilindros se

calientan con vapor y

rotatorios.

2. 2 .. ~.1. 2 Secadores de Tambor 1

Estos se pueden calentar

vapor o agua caliente.

2.2.1.1.3 Secadores

Transportador

Tornillo

Au...""J.que estos aparatos

continuos, pueden ·funcionar

son

con

de·

de

son

al

vacío, ta..Ttlbién es posible

recuperar disolventes durante la

desecación.

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17

2. 2 .1.1. 4 Secadores Rotativos de

Tubo de. Vapor

Se puede utilizar vapor o agua

caliente. Es factible operar con

una ligera presión negativa para

permitir recuperar el disolvente

durante el desecado, si así se

desea.

2.2.1 .. 1.5· Secadores· de Bandejas

Vibradoras·

El calentamiento se logra con

vapor ó agua caliente.

2.2.1.1.6 Tipos Especia1es

Como bandas de tejido continuas

que se mueven en contacto

estrecho con un plato calentado

al vapor.

El material que se va a secar

reposa sobre la banda y recibe el

calor por contacto ..

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18

2.2.1.2 POR LOTES

En general, los secadores

indirectos por lotes se adaptan

muy bien a operaciones al vacío.

Se subdividen en tipos agitados y

no agitados.

2 .. 2 . 1 .. 2 . 1 Secadores de- Al::tesas

Estos

Agitadas­

pueden operar

atmosféricamente o al vacío y

rnanej ar una producción pequeña de­

casi cualquier forma de sólidos

húmedos,

lechadas,

granulares.

es decir,

pastas

2.2.~.2.2 Secadores

Congelación

o

líquidos,

sólidos

por

El material se congela antes de

desecarse. A continuación se

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19

efectúa la desecación en ese

estado, al alto vacío.

2.2.~.2.3 Secadores

al Vacio

Rotatorios

El material se agita bajo una

cubierta

estacionaria.

horizontal

No siempre

necesario aplicar vacío.

y

es

El agitador se puede calentar con

vapor además de hacer lo mismo

con la cubierta.

2. 2 .. ~- 2_. 4 Secadores de Bandejas

a:L. Vacío.

El calentamiento se hace por

contacto con parrillas calentadas

con vapor o agua caliente, sobre

las cuales se coloca el material.

No interviene la agitación.

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20

2 . 3 DIFERENCIAS Y VENTAJAS ENTRE. SECADOR DIRECTO Y

SECADOR INDIRECTO

Las diferencias y ventajas entre estos

secadores son los siguientes:

2 . 3 . ~ SECADORES DIRECTOS

Las características generales de

operación de los secadores directos son:

l.- El contacto directo entre los gases

calientes y los sólidos se aprovecha

para calentar estos últimos y separar

el vapor.

2.- Las temperaturas de desecación varían

hasta 1400° F (760° C) que es la

temperatura limitante para casi todos

los metales estructurales de uso

común. A mayores temperaturas, la

radiación se convierte en un

mecanismo de transmisión de calor de

suma importancia.

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21

3.- A temperatura de gases inferiores al

punto de ebullición, el contenido de

vapor de 1L."'1 gas influye en la

velocidad

contenido

de

final

desecación y el

de humedad del

sólido. Con temperaturas de gas

superiores al punto de ebullición en

todos · los puntos, el contenido de

vapor del gas tiene un ligero efecto

de retraso en la velocidad de

desecación y el contenido final de

humedad.

Por lo tanto, los vapores súper

calentados del. líquido que se está

separando pueden servir para desecar.

4.- Para desecación a temperaturas bajas

y cuando las humedades atmosféricas

son excesivamente elevadas, quizás

sea necesario des humidificar el aire

de desecación.

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22

5.- Un secador directo consume más

combustible por libra de agua

evaporada, mientras más bajo sea el

contenido de hQ~edad.

6.- La eficiencia mejora al aumentarse la

temperatura del gas de entrada a una

temperatura de salida constante.

7 . - Debido a las grandes cantidades de

gas que se necesitan para abastecer

todo el calor de desecac~ón, el

equipo de recuperación del polvo

puede ser muy grande y costoso cuando

se trata de desecar partículas muy

pequeñas.

2.3.2 SECADORES INDIRECTOS:

Las características generales de

operación de los secadores indirectos

son:

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23

l.- El calor. se transfiere al material

húmedo por conducción a través de lli~a

pared de retención de sólidos, casi

siempre de índole metálica.

2.- Las temperaturas de superficie pueden

variar desde niveles inferiores al de

congelación, en caso de secadores de

congelación hasta mayores que

en el caso de

secadores indirectos calentados por

medio de productos de combustión.

3.- Los secadores indirectos son

apropiados para desecar a presiones

reducidas y en atmósferas inertes,

para poder recuperar los disolventes

y evitar la formación de mezclas

explosivas o la oxidación de

materiales que· se descomponen con

facilidad.

4.- Los secadores indirectos que utilizan

fluidos de condensación como medio de

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24

calentamiento son en general

económicos, desde el punto de vista

del consumo de calor, ya que

suministran calor solo de acuerdo con

la demanda hecha por el material que

se· está desecando.

5.- La recuperación de polvos y

materiales finamente pulverizados se

maneja. de un modo más satisfactorio

en los secadores indirectos que en

los directos.

2 . 4 SECADOR INDIRECTO DE PLATOS 2 . 5 (TON/ HR)

2.4.~ DESCRIPCIÓN

El Secador Indirecto es un secador

atmosférico abierto, consiste en un

cilindro con camisa externa calentada por

vapor, un estator y un rotor interno

calentado también por vapor, (agitador de

un diseño especial) .

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25

El Rotor consiste de un tubo central de

acero con discos huecos soldados y

fijados en ángulos rectos al tubo. El

rotor es soportado en ambos extremos por

cojinetes de rodillos. El diámetro

superior de los discos huecos es algo

menor que el diámetro de la carcasa

interior de los estatores, lo que provee

una sección cruzada en forma de anillos,

a través de los cuales el material que se

seca puede pasar.

En cada canto de los discos hay

raspadores en forma de pala, los que

accionan el material y en cierto grado

transportándolo hacia la salida.

Entre los discos hay un dispositivo

directriz roscado al estator, que prevee

que el material no se pegue entre los

discos. El estator esta provisto de

cubiertas las que permiten el acceso al

interior para proceder a la inspección y

limpieza.

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Una de las cubiertas está provista de una

mirilla de inspección para el control del

proceso de secación. En el fondo del

estator hay dos cubiertas de acceso para

la limpieza.

Estas pueden ser empleadas para variar

completamente el. secador.

La abertura de descarga para la harina

secada está provista de una cubierta

(exclusa) ajustable, por medio de la cual

el nivel del material en el secador puede

regularse.

La entrada del aire está situada en el

extremo de salida de la harina, y el aire

de exhaustión es extraído desde el

extremo de entrada del material.

Las tuberías de entrada de vapor y salida

de condensado desde los rotores pasan

axialmente a través del extremo de

entrada del material del eje del rotor.

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27

El espacio de vapor de los. rotores es

ventilado desde el mismo extremo.

La camisa de vapor de los estatores es

ventilada desde el tope.

2.4.2. OPERACIÓN:

El material en el secador, (torta de

prensa húmeda. y fango), pasa a través deL

secador en contracorriente al aire, el

que es accionado continuamente por el

rotor, provisto de hojas de palas en el

tope de los discos.

Normalmente 3/4 partes del volumen total

libre del secador es cargado con material

sin embargo el nivel del material y el

tiempo de secación pueden ajustarse por

medio de una exclusa de salida regulable,

de conformidad con el tipo de material a

tratar.

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28

Al tratar materia húmeda, generalmente

pesada a la vez que pegajosa, el nivel

debe ser más bajo que el normal a efectos

de evitar sobrecarga en el motor de

engranaje, mientras que cuando se trata

de materia prima particularmente ligera,

algunas partículas finas pueden escapar

con e¡ aire, si el secador está demasiado

lleno.

El suministro de calor en las cámaras de

los estatores y el. rotor, pueden ser

controlados por medio de la

regularización de la presión de vapor,

(lo que· tiene lugar por medio de la

válvula de cierre) .

11.. la dirección correcta de rotación, la

harina se eleva por medio de las hojas de

las palas hacia el tope de los discos

hasta la salida de harina.

NOTA: Ello es de gran importancia,

puesto que contrariamente será

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29

absolutamente imposible drenar el

condensado desde el rotor.

El tiempo de secación y el nivel de

material a lo largo del rotor pueden ser

influenciados por las hojas de las palas

en los topes de los discos.

1 El secador. suministrase· con una de las

hojas de cada disco, provista de un

dispositivo especial. por medio del cual

el material puede ser "empujado" de

conformidad con la posición del

"empujador".

POSICIÓN: 1.- El material es "empujado"

hacia delante a la salida.

POSICIÓN: 2.- El "e..ro.puj ador" es sacado

(Neutral)

POSICIÓN: 3.- El "empujador" es colocado

reversiblemente el material

es "empujado" hacia atrás.

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30

La segunda hoja también puede ser

provista de un "empujador" si es

necesario.

A la harina secada le debe ser permitido

llegar a los topes del disco extremo de

la salida.

Sin embargo la torta de· prensa húmeda y

el fango, de ninguna manera. deben tener

acceso en conjunto, puesto que

contrariamente se apelotonarían en

conjunto en el extremo de entrada, por lo

que deberán ser empujados y sacados

rápidamente desde la sección de entrada.

2 . 4. 3 PUESTA EN MARCHA DEL SECADOR

1.- Póngase en marcha el motor para el

rotor secador.

2.- Ábranse las válvulas de cierre para

vapor al rotor y camisa.

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31

3.- Para descargar las trampas de vapor

deberán abrirse las válvulas de paso

4.-

secundario de las mismas.

Tan pronto como el secador haya

alcanzado la. temperatura de

operación, puede comenzar la

alimentación de la torta de prensa,

(normalmente ello significa que el

calentamiento del secador ha de

comenzar al mismo tiempo

calentamiento del cocedor) .

que el

5.- Al mismo tiempo que comienza la

alimentación de la torta de prensa,

ha de ponerse en marcha el ventilador

de aire de secado.

6.- Tan pronto como la harina seca llegue

en bruto al extremo de salida del

secador, ha de ponerse en marcha la

correspondiente planta de molienda.

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32

NOTA: Nunca debe alimentarse vapor al

interior del secador si éste no está

Rotando, puesto que la expansión de vapor

podría destruír los Cojinetes

estacionarios y vendría a la vez a ser

imposible drenar el Condensado desde un

agitador estacionario.

2.4.4 DETENCIÓN DEL SECADOR

1.- Deténgase la alimentación de torta de

prensa.

2. - Ciérrese las válvulas para vapor al

rotor y camisa unos 10 minutos

después de haber detenido la

alimentación de torta de prensa.

Al mismo tiempo ciérrese la salida de

harina.

3.- Después de otros 15 minutos se

detiene el motor de engranaje y el

ventilador del secador.

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33

Ello por el hecho de que· el rotor ha

de funcionar algún tiempo después

que la válvula de vapor ha sido

cerrada, a efectos de purgar en todo

lo posible.

2 .. 4. 5 PRESERVACIÓN:

En el caso de- que- fuer a necesario

reemplazar alguna empaquetadura de anillo

en los cojinetes de rodillos, solo han de

emplearse de marcas reconocidas.

Pa.r:a un posible desmontaje del cojinete

de entrada de vapor, el tubo corto

vertical para drenaje de- condensado, ha

de ser apartado a través del manguito del

tubo central, de entrada de vapor.

Normalmente no habrán incrustaciones en

las superficies de calentamiento del

secador, pe.r:o algunas clases especiales

de materia prima y/o si. la cocción no se.

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34

ha realizado correctamente, la torta de

prensa puede· adherirse· a las superficies

de calentamiento, raspadores y otras

partes.

En este caso el secador deberá ser

limpiado de la manera siguiente:

1.- Deténgase toda. alimentación de

materia prima y déjese al secador

funcionar en vacio.

2.~ Añádase algo de harina seca en el

exterior del secador. Ello reducirá

el grado humedad en el material que

debe ser secado.

3.- Déjese fu..-rJ.cionar el secador durante

algún tiempo a la presión de vapor

normal (6Kg./cm 2). Normalmente las

incrustaciones se debilitarán y se

soltarán rápidamente.

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35

Entonces puede comenzar de nuevo el

funcionamiento normal.

Si el procedimiento anterior no diera

resultado apetecido, en este caso el

secador ha de ser detenido y la

válvula de vapor cerrada, las

cubiertas laterales sacadas y las

incrustaciones raspadas mecánicamente

después de que se haya enfriado el

secador.

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CAPÍTULO III

CÁLCULO TÉRMICO DEL SECADOR

3.1 FACTORES PROPIOS DEL PESCADO A PROCESAR

3 .1.1 %SÓLIDO, %GRASA y %HUMEDAD A LA ENTRADA

DEL SECADOR Y A LA SALIDA

La muestra de pescado tomado como dato es

referente a valores promedio de una

temporada de pesca.

DATOS A LA ENTRADA DEL SECADOR

Por cada 1000 Kg. de pescado:

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37

SÓLIDOS:

Cake 38.23 % ••••••••••••• 187.728 Kg.

Grasa 3.53 % ••••••••••••• 17.350 Kg.

AGUA 58.24 % ••••••••••••• 286.022 Kg.

TOTAL 491.100 Kg.

DATOS A LA SALIDA DEL SECADOR

Por cada 1000 Kg. de pescado

SÓLIDOS :

Cake 84.59 S), o ••••••••••••••• 177.00 Kg.

Grasa 7.86 S), o • • • • • • • • • • • • • • • 16.45 Kg.

AGUA 7.55 S), o • • • • • • • • • • • • • • • 15.80 Kg.

TOTAL 209.25 Kg.

De los datos podemos concluír que:

Por cada 1000 Kg. de pescado que ingresa a

la planta, solamente 491.10 Kg. de cake de

harina de pescado ingresa a1 secador y este

nos estará entregando 209.25 Kg. de harina

de pescado seca al 8 % de humedad

aproximadamente.

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38

Entonces de la carga inicial

50 % ingresa al secador y

20% es convertida en harina de pescado.

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39

DIAGRAMA DE FLUJO DE ENTRADA Y SALIDA DE CAKE DE HARINA DE

PESCADO POR CADA 1000 KG DE PESCADO ENTREGADO A LA PLANTA.

,. S: 192 Kg

~\ 38.23% 187.728 Kg S: t 451.17 (lb/Hr-Ton de pescado)

G: 80 Kg 17.350Kg ~: ~ A. 728 Kg 3.53% 286.022 Kg

58.24% A: 629.25 (lb/ Hr-To n de pescado)

1000 Kg de pescado 491.10 Kg

1lr S E e A D o R

3.81%S l_ 0.32%G

10.728Kg · 95.87%A 0.900Kg __.. VAPOR

270.222Kg

84.59% S: 7.86% G: 177.00Kg.

HARINA 16.45 Kg .. 7.55% A: 15.80Kg.

209.25.Kg

Para 2. 5 ton de- pescado por hora.

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40

ENTFADA . ( Secador )

Sólidos : ( 205.078Kg. J. x (2.5TON de pesacodl = 512_695Ko /IIR \.TON de pescado HR J o

Agua : ( 286.022Kg. J x ( 2.5TON de pesacod) = 715_0SSKg/HR TON de pescado \ HR

SALIDA

Harina : ( 209.25 Kg. J x ( 2.5TON de pesacodj = 523_13SKgjHR TON de pescado Im )

Vapor :( 270.222Kg. )x(2.5TONdepesacod) = 67S.SSSKgjHR \TON de pescado HR

Sólidos de Harina hacia el ciclón

(. 11.628Kg. Jx (2.5TON de pesacodJ. = 29_07 Kg/IIR TON de pescado . HR

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41

3.1.2 PROPIEDADES FÍSICAS DEL PESCADO

1) Cal.or Específico de, la Harina

Cp en [BTU/(lb-°F)]

Para una harina de la siguiente- composición

(Harina a la salida del secador ) .

SÓLIDOS 84.59 %- ••••• e p O. 52(BTU/(lb-°F)]

GRASAS 7.86 9,. e = O. 4 O(BTU/(lb-°F)] o ••••• p

AGUA 7.55 %; •••• ep -· l. OO(BTU/(lb-°F)]

El calor Especifico de la harina será

Cp = 0.8459-x 0.52+-0.0786 X 0.40+ 0.0755 X 1

Cp = 0.5468 [ BTU 1 (lb- °F) ]

Tomaremos :

Cp = 0.55 [ BTU 1 ( lb- °F ) ] = 2.30 [ KJ 1 ( Kg -oc ) ]

Dato de unidades :

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42

2) Densidades ó Pesos Específicos de la

anchoveta, cake y harina de pescado.

Y e anchoveta = 57.7 (lb 1 pie3) = 924.16 ( Kg 1m3

)

Y e cake = 40 (lb 1 pie3) = 640.67 ( Kg 1m3

)

Y e harina de = 35 (lb 1 pie3) = 560.58 ( Kg 1m3

)

pescado

3.2 PARÁMETROS DE LOS AGENTES DE SECADO.-

3.2.1 VAPOR:

Utilizamos vapor de agua saturado.

Presión 100 Psi 0.6894 Mpa.

Temperatura 327.8 °F = 164.33 °C.

Entalpía de vapor saturado: hg

hg = 2762.822(Kj/Kg) = 1187.876 (BTU / lb)

Datos de unidades:

1Psi = 1(lb/plg2) = 0.006894Mpa.

1(BTU) 2.32585 (KJ / Kg)

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43

3 . 2 . 2 AIRE' CALIENTE~:

En la tabla de propiedades de los gases

para e~ ai.re toma.ranos :

Tr = 360 °K = 87 °C.

J p = 1.0382 ( Kg 1 m

Cp = 1.0085 [ KJ 1 ( Kg-°K

~ = 21.175 MPa X seg.

'Y X l. Os = 2 .. 1596 m2 /seg

Kx 102 3.0779 w 1 m -

oc X 105 = 3.1080 mz 1 se·

P.r= O. 695

.o K )

A la entrada .......... aire frio = l9°C

Dentro del secador .... aire caliente= 70°C

Además ~a venti~ación de aire típicos con

respecto a ~as vclocidades se encuentran

comprendidas entre :

V = 5 a 20 (m 1 seg)

Tomaremos

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44

3.3 MODELO MATEMÁTICO DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL

SECADOR INDIRECTO

Pescado Prensado %de humedad

Entrada de Vapor

Salida de(aire +vapor) Vapor

Entrada de aire

Caliente

SECADOR

h

Condensado

•··~ Salidade Vapor

Salida de Pescado Seco% de Humedad.

Oentregado = Vapor suministrado al proceso (transmisión de calor por

conducción ) + aire caliente ( 70 oc ).

Oganado = Pescado, paredes, rotores, accesorios, agua ( transmisión de

Calor por conducción, convección.).

Operdldo = Paredes condensado, salida de vapor más aire ( transmisión de

Calor por convección, radiación ).

Oenlregado por = Oganado por + Oganado por + Oganado por + Opérdidas

el vapor el cake el agua las paredes

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45

3. 3. ~ Consumo de vapor en ~ secador indirecto

G (lh/HR)

Materia a secar : Cake de harina de pescado

DL~ensión de la planta

2 • 5 { TONd., am;hov.,U, / HR )

Temperatura de entrada de cake

l35°F= 57.22°C

Tempe.r:atu.r:a de salida de la harina

l40°F' = 60°C

Cantidad de· agua a evaporar

14 8 6-. 2 3 ( lb / HR }

Presión de vapor saturado a :

100 Psi.

Temperatura de vapor saturado

Entalpia del vapor saturado ;

1187.88 (BTU/lb}

Calor especifico de la harina :

0.55 (BTU/lb-°F)

Cantidad de harina que sale del secador

1150.87 (lb/HR)

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46

1.- Calor necesario para calentar el cake de

harina Q1 en (BTU/HR)

Donde :

W1 = Cantidad de Harina que sale del secador

Cp =Calor Específico de la Harina [BTU/(lb-°F)]

TsH = Temperatura de salida de la Harina (°F)

TEc = Temperatura de entrada del cake (°F)

Q1 = 1150.87 lb X 0.55 BTU X ( 140-135) °F Hr (lb-°F)

!01 = 3,164.91 ( BTU 1 Hr ~

2.- Calor Necesario para c,al.entar y vaporar el.

agua 02 en (BTU /HR) .

Donde :

W2 = Cantidad de agua a evaporar (lb/HR)

CP agua = Calor Específico del agua 1 [BTU/lb- °F]

T~ = Temperatura del agua a la entrada (°F)

Hfg = Entalpía de evaporación a 100°C = 212°F

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47

p 14.7 Psi; hfg 970.4 ( BTU / lb )

02 = 1486.22 !.Q x 1 BTU X (212 - 140t F + 970.4 BTU Hr lb-•F lb

P2 = 1'549,240.94 ( BTU 1 HR j

3 . - Calor necesario para recalentar el vapor 03 m:

(BTU/HR):

Donde :

W2 = Cantidad de agua a evaporar (lb/HR)= 1486.22 lb/Hr

hgr= 3o0•, e{> tomaremos hg T=lso•c = 2746.50 (KJ/Kg)

ll80. 86 (BTU/lb)

hgr=212"E" e{> tomaremos hgr=Ioo•c 2676.10 (KJ/Kg)

llSO. 59 (BTU/lb)

Q3 = 1486.22 JQ_ x ( 1,180.86-- 1,150.59 ) BTU HR lb

Kh = 44,988.03 ( BTU 1 HR ~

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48

4.- E~ ca..lor tota.J. suministrado al. proceso. (d en (BTU/HRl

0,. = ( 3164.91 + 1'549.241.00 + 44988.03) ( BTU 1 HR)

:0,.= 1'597,393.88 ( BTU 1 HR ~

5 . - E·~ consumo de vapor en e~ secador. .ind.i.recto :

G (.lb/HR)

QT

=

htg

Donde :

QT = Calor total suministrado al proceso. : 1'597,393.88 BTU/Hr

h f g = Entalpla de evaporación det vapor saturado y seco a la presión de

100Psi

htS1CD~ = 888.88 ( BTU /lb)

G = 1'597,393.8 { BTU 1 Hr} = 1,797.25 ( lb 888.8 ( BTU /lb } Hr

c~----~~~~--~--~~~~~~1 IG = 816.93 Kgw !Hr i./97.25 lbw!Hn

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49

Por tonelada de pescado: G' [lb/(ton-HR)]

G' = 1.797.25 (lb 1 Hr)

2.5 TONde pescado

IG' = 718.90 lb vapor/ Ton- Hrl

Dimensionamiento del caldero equivalente para

nuestro consumo de vapor:

Sabemos que: 1 HPcaldero = 34.50 lbvapor X 0.75 Hr

1 HPcaldero = 25.87 lbvaoor Hr

HPcardero = G (lb 1 Hr) = 1.797.25 (lb/ Hr) = 69.46 HP 25.87lbvapor1Hr 25.87 lbvapor 1 Hr

IHPcatdera = 70 HPmrnimd

6.- Forma práctica de calcular el consumo de

vapor al secador de 2. 5 (TONde pescacto/HR)

Se sabe por referencia práctica que:

11.3 Kg, de Vapor = 1 Kg, de agua evaporad81

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50

Es el consumo de vapor necesario para secar

un Kg de agua contenido en el pescado.

Si tenemos:

Capacidad : 2 • 5 ( TONcte pescado 1 HR )

Cantidad de cake que entra al secador

0.5 TONde pescado 1 TON de pescado fresco

% de humedad : 0.58.

Entonces :

2.5 TONd~ pescado X 0.5 X 0.58 Hr

= O. 725 TONde agua evaporada

Hr

Tendremos 725 ( Kgc1e agua a evaporar 1 Hr )

MUltiplicando por el factor

G = 725 Kg. aguaaevaporar/Hr X 1.3 kg. de vapor/ Kg. de agua a evaporar= 942.50 Kg. devapor/Hr

G = 942.50 Kg. de vapor 1 Hr ~ Consumo de vapor calculada en forma práctica

~ 942.50 X 2.2 = 2073.50 lb/Hr

HP caldera = 2073.50/25.87 = 80.14 HP

IHP caldera = 80 HP 1 ~ Cálculo de Potencia en foz:ma. práctica

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51

3.3.2CÁLCULO DE LA SUPERFICIE DE CALENTAMIENTO DEL

SECADOR INDIRECTO

En los secadores a vapor indirectos se cumple la

siguiente relación:

Q = U .A.AT

Donde :

U = Es el coeficiente global de transferencia de calor y

puede emplearse :

U= 10 (btu 1 Hr- pie2 - °F.) ....... Del acero AISI 304 L

Q = Calor suministrado al proceso. 1'597, 393.88 Btu/Hr

AT= Gradiente de temperatura; 192.80 °f

Donde temperatura de

Vapor saturado= 327.8°F y Temperatura de entrada

Donde

A= Q_ = UAT

lA= 828.52 pie4

1'5 97.393.8 ( BTU 1 Hr) 10 (BTU/Hr-pie2-°F) x [ 327.8-135] oF

lA= 76.97 m~

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52

Como sabemos que

El rotor consume los 2 de vapor. 3

La chaqueta consume 1 de vapor. 3

Entonces

La superfi.ci.e de, ca..1en tam:ien to del..

rotor es: ls~- 3~ m9

La.. supe.rfi.ci.e de· ca~en tami.ento de l.a.

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53

FORMA PRÁCTICA

Cálculo de la superficie de calentamiento del

secador indirecto según forma práctica.

Sabemos que la capacidad de evaporación de un

secador de platos es:

110 KGS. DE AGUA EVAPORADA = 1 M2 DE SUPERFICIE DE CALENTAMIENTO DEL ROTOR!

Para nuestros cálculos tomaremos

[ 8 Kg. de agua Evaporada . m2 de superficie de calentamiento rotor

J···········a 90Psi

como la capacidad de planta es

2 • 5 ( TONcte pescado / Hr)

2.5 TONdepescado/ Hr X 0.5 X 0.58 = 0.725 TON de agua evaporada/ Hr

0.5 cantidad de cake que entra al secador en TON.

0.58 porcentaje de humedad.

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54

Se sabe además que; el consumo de vapor es de la

siguiente manera:

El rotor consume

La chaqueta consume

2 de vapor. 3

1 de vapor. 3

A) Entonces como e~. rotor evapora los (2/3) .

725 [ Kq de ag: a evaporar J x ~ = 483.33 [ Kg de agu~ evaporar]

La superficie de calentamiento será

483.33(kg.deaguaevaporada/ Hr)

( 8 Kg. de agua evaporada J

m2 de superficie de calentamiento del rotor

lsuperf:ic:ie de Calentamiento del Rotor= 60 . 42m2!

B) La. chaqueta Evapora (1/3)

725 [ Kg de ag~~ a evaporar] x ~ = 241.67 [ Kg de agu~ra evaporar]

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55

La superficie de calentamiento de la chaqueta

será:

r ' 8Kg.deaguaevaporada l 241.67(Kg.deáguaevaporada/Hr)

l m' d. superficiedecalentamientodelrotor J =30.20 m 2

Superficie. de Ca1entamiento

de, J.a Chaqueta.= 30 .20· m2

...

La superlicie de calentamiento total. será - 90. 62 m2

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56

3. 3. 3 CÁLCULO DEL NÚMERO DE PLATOS DEL SECADOR

INDIRECTO

El número de platos depende de la geometría y de

las dimensiones del rotor, a continuación graficaremos

un plano para luego tabular y escoger el más

conveniente.

) ~

(R-r)

l

1 ' 1 1 1 1 l l 1 1 1

+---EJ---+[g+-FIG. N° 1: ESQUEMA DE UN SECADOR DE PLATOS

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57

G - ~ (R-r) 2 + (L1 /2) zl

Aa - 2ng (R+r) (Área aletada)

Asa (Área sin aleta)

AT = Aa + Asa Área Total )

N° de.~latos Arotor= Superficie de calentamiento del rotor

AT Área de un plato del rotor

!A ROTOR lA ROTOR

TEÓRICO PRÁCTICO

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TABLA N° 1

R r (R- r) L1 A a

(m) (m) (m) (m) ( m2)

0.615 0.2032 0.4118 0.10 2.1324

0.625 0.2032 0.4218 0.10 2.2106

0.645 0.2032 0.4418 0.10 2.3694.

0.65& 0.2032 0.4518 0.10 2.4513

0.665 0.2032 0.4618 0.10 2.5338

0.675 0.2032 0.4718 0.10 2.6177

0.685 0.2032 0.4818 0.10 2.7034

0.695 0.2032 0.4918 0.10 2.7896

0.705 . 0.2032 0.5018 0.10 2.8778

0.715 0.2032 0.5118 0.10 2.9666 -

1

NUMERO DE PLATOS DEL SECADOR INDIRECTO

A rotor A rotor Ar ASa 9 L,<~> L2 teórico practico

( m2> ( m2) ( m2) ( m2) (m) (m) (m)

51.31 60.42 2.2537 0.1213 0.4148 0.05 0.095

51.31 60.42 2.3319 0.1213 0.4248 0.05 0.095

51.31 60.42 2.4907 0.1213 0.4446 0.05 0.095

51.31 60.42 2.5726 0.1213 0.4546 0.05 0.095

51.31 60.42 2.6551 0.1213 0.4645 0.05 0.095

51.31 60.42 2.7390 0.1213 0.4744 0.05 0.095

51.31 60.42 2.8247 0.1213 0.4844 0.05 0.095

51.31 60.42 - 2.9109 0.1213 0.4943 0.05 0.095

51.31 60.42 2.9991 0.1213 0.5043 0.05 0.095

51.31 60.42 3.0879 0.1213 0.5142 0.05 0.095

1 CONCLUCION : TOMAREMOS 24 PLATOS

----'7

Wde platos teórico

22.8

22.0

20.6

19.9

19.3

18.7

18.2

17.6

17.1

16.6

wde plato practico

26.8

25.9

24.3

23.5

22.8

22.1

21.4

20.8

20.1

19.6

--

(J1 o:;¡

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59

3.3.4 CÁLCULO DEL FLUJO MÁSICO Y TEMPERATURA DEL AIRE

CALIENTE QUE INGRESA AL SECADOR.-

Analizamos el siguiente gráfico.

Dueto de entrada de aire.

Aire Caliente

Ts= 700C

Ts = 65

~ CONDENSADO

FIGURA N° 2

VAPOR ~

Aire frío

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60

Donde:

T~ = Temperatura de entrada Te

Ts Temperatura de salida.

Ts1 Temperatura de pared del tubo.

Analizamos el tubo.

VAPOR

~ ~

• ... ~

• Ts1 ~

Aire Ts ... ...

...

~ ... Too=19°C

~ h ...

Como el vapor se encuentra a :

p 100 psi 0.689 Mpa

IT = 164. 37 °C .¡

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61

PESO EN LA TABLA DE VAPOR SATURADO Y SECO TENEMOS :

1 1 1

T 1 Sat. 1

Sat. 1

p f. Evap.

-( MPa) -(o .e) 1 -hf-(.KJ-1-Kg) [·"r'!l. (. KJ./ Kg.) hg ( KJ 1 Kg) 1

f

1 ,_

1 1

·¡ 1

1 ¡. 1

0.65 162.01 1

684.28 2076.00 2760.30 1

-¡. ¡. ¡-

1

1

1 1

f 0.70 1. 164.97 ¡· 697.22 2066.30 2763.50 1 .1

1

1 ., 1 1

TABLA N° 2

Tomaremos P = 0.70 MPa = 101.5259 Psi

T = 164.97 °C

Entonces

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62

Además analizando las tendencias de las

temperaturas en el interior del secador,

tendremos:

ZONA DE ZONA DE CALENTAMIENTO. EVAPORACJON DE

AGUA.

Temperatura de CAKE = 57°

Temperatura de evaporación 1

T promedios = 57 + 100 = 78.5

2

del

oc

Temperatura de sólido de vapor y aire caliente

t (seg)

agua 100 oc

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63

Tomaremos la temperatura del aire a la salida de

los tubos y es la que ingresa al secador.

T aire salida

Sabemos que el flujo de calor a través de haces

de tubos es

g = h • A T ( Ts 1 - Too )1 ----------- ( 1 )

donde

AT Area total del número de tubos.

A T ~ D • L X N T

NT número de tubos.

h = Coeficiente pelicular ( W 1 m2 - °K )

Ts1 temperatura de pared del tubo.

Too temperatura de entrada.

Además:

N u = h . L = C1 ( Remax. ) n Kaire

Re Umax .. D y

Umax. = Voo . a ........................ para tubos en línea. (a- D)

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Uco

Donde:

yx105

64

viscosidad cinemática del flujo.

2.16 m2 /seg

n,C1 constantes que dependen de las relaciones

D

L

A

geométricas según la disposición de los

tubos. n 0.648 ; C1 = 0.198

diámetro del tubo.

longitud del tubo.

velocidad del aire.

distancia entre tubos.

38.10 mm

387.0 mm

10 m/seg

114.30 mm

Kaire X 10 2 conductividad térmica del fluido.

a

- 3.078 (w/m- 0 k)

DISPOSICIÓN DE TUBOS

b D

En linea

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65

Además la ventilación de aire típicos con

respectos a las velocidades se encuentran

comprendidas entre:

V aJ = S a 2 O ( m. 1 Seg. )

Tomaremos

vaJ = 10 ( m. 1 Seg )

En nuestro dueto

b

a

595mm

3795 mm

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66

tomo

D 1 ~ " = 3.81 cm

a 11. 43 cm •••• (a/D) 3

b 7. 62 cm . • • . . . (b/D) 2

el= 0.198 ........ n = 0.648 .... (de tablas)

Entonces

Ts1 + Too 2

91.985 °C

164.97 + 19 2

364.985 °K.

Las propiedades del fluido la tomaremos

a 360 OKj

En la tabla de propiedades de los gases.

Para el aire, tomaremos :

p 1.0382

1.0085 KJ 1 Kg - °K )

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67

¡.t = 21.17 5 MPa x Seg.

y X 105 2.1596 m2 1 Seg )

K X 102 3.0779 W 1 m - OK

a. X 105 3.1080 m2 1 Seg )

Pr = 0.695

( gj3p2 1 !12 ) X 10-6

Reemplazando :

Umax = Voo • a (a-D)

58.28

Umax lO(m/Seg) x 11.43crn

( 11.43 - 3.81 )cm

IUmax 15 ( m 1 Seg )j

( 1 1

Re .Qmax ___ D 15 ( m 1 Seg

oK - m3 )

x 0.0381 m

y 2.1596 x lo-s (m2 /Seg)

jRe 26463.23 ...... 2,000<Remax<40,000 ... ¡OK!

Nu 0.198 ( 26,463.233 ) 0•

648

~u 145.39j

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68

Como

Nu h D Kf

h 145.39 x 3.0779 x 10-2 ( W 1 m - °K )

0.0381 m

h = 117.45 ( W 1m2 - °K )

Además:

NT = Número de tubos = 10

L = 0.3875 m ; D = 0.0381 m

AT = 1t ( 0.0381) 0.3875 ) X 10

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69

Reemplazando en ( I )

q h . AT ( Ts1 - T~ )

q 117.4538 (W/m2-°K) x 0.463817 m2 (164.97-19)°C

q = 7.95 Kij Flujo de calor a través de haces

de tubos.

Sabemos además que:

lq maire · Cpaire ( Ts - Te)l .............. ( II )

Donde

q Calor ganado por el aire, que es igual a la

ecuación ( I ) al flujo de calor entregado

por los haces de tubos.

maire = Flujo de aire ( Kg 1 HR

Ts temperatura de salida de aire caliente (°C)

Te temperatura de entrada de aire (°C)

Te Too= 19 °C = 292 °K.

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70

Igualando I II Tendremos :

Q = h • AT ( T S 1 - Too) = maire X CPaire X ( T S-2 9 2 ° K)

7. 952 ( KJ 1 seg = maire - Cpaire ( Ts - 292 °K )

maire = 7.952 KJ 1 seg

Realizaremos una tabla con:

Too= 292 °K = Te = 19 °C

Ts Ts Tf CPaire IIlaire IIlaire (oc) (oK) ( OK) (KJ /seg) (Kg/seg) (Kg/HR)

60 333 312.5 1.006925 0.1926173 693.42228

65 338 315.0 1.00705 0.1716593 617.97348

-

70 : ----1 317.5 ,-t007175 ct1s4s1oa· 557.31888 l 343 1

- --- - --- -- - -- ~ - - - - -- ~ - -

75 348 320.0 1.00730 0.1409709 507.49528

80 353 322.5 1.00745 0.1293966 465.82794

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71

De la tabla tomaremos:

Ts = 70 °C y maire = 557.32 (Kg/HR)

Pero realmente la masa de aire será:

maire 557.32 (Kg/HR) X (1/0.85)

1 !!!aire. __ 6_5_5_.__:6_7__,_( K_g"'-'-/_H_R--'---)

Es el factor 0.85 es para compensar la entrada de

aire húmedo dentro del dueto de entrada.

Además :

El cálculo de la masa de vapor necesario para

calentar el aire será:

mvapor X A htg . . . . . . . . . . . ( III )

Ahtg 2 O 6 6 • 3 ( KJ / Kg ) .••....••.•.•.• a p 100 Psi

El flujo de calor a través de los haces de tubos

es el mismo que el que entrega el vapor.

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Entonces

72.

q = 7. 952 KJ / seg = ffivapor X &ltg

IDvapor = 7. 952 ( KJ 1 seg

2066.3 (KJ / Kg

ffivapor 3. 84 X 10-3 ( Kg / seg

rlvaeor 13.85 (Kg/HR) 1 Masa de Vapor que

Ingresa al Secador

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3.3.5 ESPESOR

INDIRECTO

DEL

73

AISLANTE EN EL SECADOR

Para nuestro caso solamente seleccionaremos el

espesor del aislante económico definiéndolo como

el VALOR ANUAL MÍNIMO de la suma del costo de la

pérdida de calor más el costo del aislamiento, o

bien, en términos más generales como el espesor

de un aislamiento dado que permitirá ahorrarse el

costo más alto de energía, que se paga por si

solo en un periodo asignado de tiempo.

Con valores bajos del espesor, el costo anual

amortizado del aislamiento es alto. Un espesor

adicional hace aumentar el costo del aislamiento,

pero reduce la pérdida de energía calorífica y

por consiguiente su costo.

En algún valor de espesor del aislamiento la suma

del costo del aislamiento y el costo de la

energía pérdida será mínima, como se indica

mediante la curva e de la figura N° 7 que se

obtuvo al sumar la curva A a la B.

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74

Más allá del mínimo, la curva C se eleva debido a

que el costo mayor del aislamiento no se

contrarresta ya mediante la reducción del costo

de la energía que se pierde en forma de calor

Para aproximaciones de disefio se presentan tablas

de espesores económicos recomendados para un

aislamiento, aplicado a diferentes equipos.

Para aplicaciones particulares, pueden ser

importantes otras consideraciones distintas del

espesor.

e o S T o p o R

A lii o E N

D 6 L A R E S

2 3 4 5 6 ESPESOR DEL AISLAMIENTO, EN PULGADAS

FIGURA N° 7

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75

Donde :

A Costo del calor perdido.

B Costo del aislamiento.

C Costo total = A + B.

Al escoger un aislamiento para una instalación es

preciso tomar en consideración:

- El limite de temperaturas.

- El calor específico.

- La absorción de humedad.

- La resistencia mecánica.

- La salud.

- La seguridad y la resistencia al fuego.

A continuación realizaremos el cálculo del calor

perdido según el

seleccionemos.

espesor del aislante que

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Sabemos que:

y

r1 = 0.765 m

r2 = 0.774525 m

r3 = 0.8065 m

r4 = 0.81285 m

r5 = 0.81285 + ea

ra = 0.81412 +ea

76

e AISLAMIENTO

e VAPOR

ePL 3/8"

" -3 ePL = 3/8 = 9.525 x 10 m.

ePL = 1/20" = 1.27 x 10-3

m.

ePL = 1/4" = 6.35 X 10-3 m.

-3 ePL = 3/4" = 19.05 x 10 m.

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77

- Acero tipo ATLAS 304 L:

Kn = 21.46(w/m-°C) ... a (500 °C)

- Aislante Poliéster Reforzado con fibra de

vidrio:

~ = 0.2596 (w/n- °C)

- Longitud del secador:

Le 4.75 m. = 4750 mm

(Ver Tabla 15.2

Tco 19°C Temperatura de diseño (LIMA)

Condiciones de presión de

trabajo. lOOPsi, valor crítico.

EL CALOR PERDIDO POR. LAS PAREDES SERÁ:

IQT=OP1+2Qd

Donde:

QT Calor total perdido por las paredes (en Kw)

QPl Calor perdido por las paredes cilíndricas

(en Kw)

QP2 Calor perdido por las tapas laterales (en

Kw)

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78

CALOR PERDIDO POR LAS PAREDES CILÍNDRICAS: Qp~

Donde:

QP1 = (Tp - TmL___,_

R1 + Ra + R2 + Rtoe

R1 = Ln ( r4/ r3)

2_7t KPL X le

2 7t-Ka X le

R2 = Ln (re 1 rs)

he x 2 7t x re x Le

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79

CALOR PERDIDO POR LAS TAPAS LATERALES

Parte Cilíndrica

FIGURA N° 9

Donde :

en ( •crw )

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Rz=

Donde

2 Ka x 1tx re

1

- 2 he x 1t X re

80

en ( °CfW)

en

en

Tp Temperatura de vapor a las condiciones de

presión de trabajo en °C. 164.33 °C

Temperatura del medio ambiente (°C)

Le Longitud del secador (m) 4.75m 4750mm

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81

he Coeficiente conectivo en el exterior del

secador en

Coeficiente de conductividad del acero

inoxidable en= 21.46(w/m-°C) ... a 500°C

Ka Coeficiente de conductividad del aislante en

0.2596(w 1 m- °C)

r Radio en ( m )

Reemplazando los datos en las fórmulas dadas

elaboramos el siguiente cuadro.

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~ABLA N° 4

e. e. fa (plg) (m) (m)

0.5 0.0127 0.8065

1 0.0254 0.8065

1.5 0.0381 0.8065

2 0.0508 0.8065

2.5 0.0635 0.8065

3 0.0762 0.8065

3.5 0.0889 0.8065

4 0.01016 0.8065

L_______ ____ ----- -------

Calor perdido por las Paredes Cilíndricas -: Qp1 ( KW ) . En función del Espesor del Aislante

r. r6 re h. Rho R, R2

(m) (m) (m) (W/m2-·c¡ (•CJW) (•CJW) ( •cfVV)

0.81285 0.82555 0.82682 10 0,0040524

0.002001 1.2945 X 10-~ 2.4001 X 10'6

0.81285 0.83825 0.83952 10 0.0039911 0.003971 1.2245 X 10-~ 2.3637 x w•

0.81285 0.85095 0.85222 10 0.0039316 0.005912 1.2245 X 10'0 2.3285 x 1 o·•

0.81285 0.86365 0.86492 10 0.0038739 0.007824 1.2245 x 1 o-~ 2.2943 x 1 o·•

0.81285 0.87635 0.87762 10 0.0038179 0.009708 1.2245 X 1 0-o 2.261 X 10-e

0.81285 0.88905 0.89032 10 0.0037634 0.011565 1.2245 x 1 o-~ 2.2288 x 1 o·•

0.81285 0.90302 0.90302 10 0.0037105 0.013396 1.2245 x w~ 2.1974 X 10'6

0.81285 0.91445 0.91572 10 0.0036590 0.015201 1.2245 x 1 o-o 2.1669 X 10'8

¡_______ ___

Qp, (KW) ($/HR)

23.9500 1.0011

--

18.2183 0.7615

14.7417 0.6162

12.4079 0.5187

10.7328 0.4486

9.4719 0.3959

8.4884 0.3548

7.6998 0.3219

-

($/a !lo)

8,769.64

6,670.74

5,397.91

4,543.81

3,929.74

3.468.08

3,108.05

2,819.84

L.__ __ --

co N

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83

TABLA N° 5: CALOR PERDIDO POR LAS TAPAS LATERALES Qp2 (KW)

EN FUNCIÓN DEL ESPESOR DEL AISLANTE

ea Ea ra Ra R1 R2 Rhe 2Qp2 ($/HR) ($/año) (plg) (m) (m) (oC/W) eciW) eciW) (oC/W) (KW)

0.5 0.0127 0.82682 0.02277 4.132x10-4 2.75x10-o 4.66x1o-L 4.163 0.1740 1,524.24

1.0 0.0254 0.83952 0.04418 4.008x10-4 2.66x1o-o 4.52x1o-L 3.236 0.1353 1,185.23

1.5 0.0381 0.85222 0.06431 3.889x10-4 2.58x10-o 4.38x1 a-L 2.678 0.1119 980.24

2.0 0.0508 0.86492 0.08325 3.776x10-4 2.51x10-o 4.25x10.:¿ 2.304 0.0963 843.59

2.5 0.0635 0.87762 0.10108 3.667x10-4 2.44x10-o 4.13x1o-;¿ 2.036 0.0851 745.48

3.0 0.0762 0.89032 0.11786 3.563x10-4 2.37x1o-o 4.02x10-;¿ 1.835 0.0767 671.89

3.5 0.0889 0.90302 0.13366 3.464x10-4 2.30x1o-o 3.90x10_.L 1.679 0.0702 614.95

4.0 0.1016 0.91572 0.14855 3.369x10-4 2.24x1o-o 3.79x1o-;¿ 1.556 0.0650 569.40

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84

TABLA Nt 6: CALOR PERDIDO TOTAL POR LAS PAREDES Qr ( KW )

EN FUNCIÓN DEL ESPESOR DEL AISLANTE.

ea Qp1 2Qp2 Or ($/HR) ( $1 año) ( plg) (KW) (KW) (KW)

0.5 23.9500 4.163 28.1130 1.1751 10,293.88

1.0 18.2183 3.236 21.4543 0.8968 7,855.97

1.5 14.7417 2.678 17.4197 0.7281 6,378.15

2.0 12.4079 2.304 14.7119 0.6150 5,387.40

2.5 10.7328 2.036 12.7688 0.5337 4,675.22

3.0 9.4719 1.835 11.3069 0.4726 4,139.77

3.5 8.4884 1.679 10.1674 0.4250 3,723.00

4.0 7.6998 1.556 9.2558 0.3869 3,389.24

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85

REALIZAREMOS UN EJEMPLO DE CÁLCULO PARA ea = 2 PLG.

Calor perdido por las paredes cilindricas = ( Qp1__L

Ra =

Ln ~0.81285 J l 0.8065 = 1.2245 X 1 o-5 ( °C/W)

------~----~--------

21t X 21.46 ( W/M-°C) X 4.75 m

Ln 0o.86365 J l 0.81285 = 0.007824 ( °C/W) ----------~-----L-----

27t x 0.2596 ( W/M-°C) x 4.75 m

Ln (0.86492] l0.86365

27t X 21.46 ( W/M-°C) X 4.75 m

1

= 2.2943 X 1 0-6 ( °C/W )

Rhe = = 0.0038739 ( oc/W) ------------------------10 ( W/m2-°C) 21t x 0.86492 m x 4.75 m

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86

( 164.3-19 ) "C

( 1.2245 X 1 0-5+ 0.007824 + 22943 X 1 0-5+ 0.0038739 WCIW)

Calor perdido por 1as tapas 1atera1es = ( 2 Qp2 )

0.009525 m R1 = =: 1.888 X 1 0-4 ( °Cf\N )

-----------------------21.46 ( W/m -oc ) 1t X ( 0.86492 f

Ra = 0.0508 m = 0.08325 ( °Cf\N) ----------------------

0.2596 ( W/m-°C) 1t x ( 0.86492l

0.00127 m Rz = = 2.51 X 10-5

( °C/W) -----------------------

21.461 O ( W/m-°C ) 1t x ( 0.86492 )2

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87

Rhe = 1 = 4.25 X 1 o-2 ( °C/W) ---------------------

10 ( W/m2-°C) x 1t: x ( 0.86492 )2

OP2 = ( 164.3-19) oc

3.776 X 10-4 + 0.08325 + 2.51 X 1 o-2 ) ( °C/W)

PP2 - 1 , 152 Wi

~ap2 = 2.3o4 KW

El. calor perdido por l.as paredes será:

0Pr = Op1 + 2 OP2

0Pr = ( 12407.90 + 2.304) KW

IORr· = 14711.90 KV.,

!Nota: 1 KW = (1 KJ) 1 seg.l

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88

EL COSTO DE ESTE CALOR PERDIDO POR LAS PAREDES SERÁ:

G= Qpr

ht.g

donde

G consumo de vapor (Kg/HR)

ht.g 2067.22 (KJ/Kg)

QpT calor perdido por las paredes en (KJ/seg) .

14.7119 ( KJ 1 seg) 3600 seg G = X

2067.22 ( KJ 1 Kg) 1 HR

JG = 25.62 ( Kg/ HR ) de vapod

Costo del vapor= 0.024 ( $/ kg )

Costo = 25.62 8 ( Kg 1 Hr) X 0.024 ( $ 1 Kg vapor)

Costo= 0.6150 ( $/ HR)

!costo = 5.387.40 < $ 1 año ~ El costo de pérdidas para un aislante

de 2 pulgs. de espesor.

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89

LAS RECOMENDACIONES QUE DAREMOS RESPECTO AL AISLAMIENTO ES:

- El conducto de aire desde el secador al ciclón y deberán ser

aislados con Rockwoll, a la vez que también los tambores y

placas extremas.

El aislamiento deberá ser cubierto con plancha de 1/20 plg, ó

con placa galvanizada de lmm; alternativamente placa de

aluminio de 1.25 mm.

Deberán ser efectuados pasajes en el aislamiento para mirillas

de cristal, bolsas de bulbos, tapones de limpieza para vapor

directo y aberturas de inspección. En el ciclón deberán ser

efectuados pasajes para las cubiertas de inspección.

- Deberán también ser efectuados pasajes en donde existan las

marcas de prueba de presión hidráulica, sobre el secador.

- Los necesarios pasajes a través de la placa deberán efectuarse

de manera tal que se evite que el agua de baldeo pueda

penetrar en el interior del aislamiento.

- Las cubiertas de la abertura de inspección deberán ser

aisladas en su parte superior.

- Las tuberías deben ser aisladas con cuerda de asbesto de 5/8

de plg.

- Las válvulas para vapor también deben ser aisladas.

- Entre el espacio de aislamiento y la placa galvanizada deberá

ser insertada una tira de pegamento P. V. e., a efectos de

prevenir la corrosión galvánica.

- Dicha tira de pegamento debe ser resistente a temperaturas de

120°C, a la vez que resistente al agua de mar y posible agua

de baldeo desde el cocedor y la prensa.

- A efectos de tener un fácil acceso a las bridas y

acoplamientos (guarniciones), estos no deben ser aislados.

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"' CAPITULO IV

DISEÑO DEL SECADOR

4 .1 CÁLCULO, DIMENSIONAMIENTO, SELECCIÓN DE MATERIALES

DEL SECADOR DE PLATOS.

4.1.1 LONGITUD DEL SECADOR,DIÁMETRO DEL TAMBOR DE

SECADO

4.1.1.1 SEGÚN CÁLCULO TEÓRICO.

- Superficie de calentamiento del

rotor:

Area del Rotor = 51.3lm2

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91

Vapor ___..

FIGURA N° 10

g = .\] ( R - r ) 2 + ( L1 / 2 ) 2

Aa =21tg R + r

Asa= 2 1t r Lz

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92

Aa área aleteada o rotor.

Asa área sin aleta o tubo.

d distancia que hay entre el rotor y la

Chaqueta.

Arotor

# de aletas 51.31

Tomaremos:

R 0.615 m.

r 0.203 m.

L1 0.100 m.

Lz 0.095 m.

Ar = 51.31 m2

d 0.150 m (Delta)

RcH = o. 765 m (Radio de Chaqueta)

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93

R Aa Asa Ar #de L1

(m) (m2) (m2) (m2) aletas (m)

0.615 2.1324 0.1213 2.2537 22.8 0.15

0.625 2.2106 0.1213 2.3319 22.0 0.14

0.645 2.3694 0.1213 2.4907 20.6 0.12

0.655 2.4513 0.1213 2.5726 19.9 0.11

0.665 2.5338 0.1213 2.6551 19.3 0.10

0.675 2. 6177" 0.12.13 2. 7390. 18.7 0.09

0.685 2.7034 0.1213 2.8247 18.2 0.08

0.695 2.7896 0.1213 2.9109 17.6 0.01

0.705 2.8778 0.1213 2.9991 17.1 0.06

0.715 2.9666 0.1213 3.0879 16.6 0.05

Nota:Datos recopilados del Cap.III valores del Rotor

TABLA N° 7 1

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94

- Superficie de calentamiento de la Chaqueta:

Área de la Chaqueta = AcH = 25.66 m2

(SALIDA DE AIRE 3.795 m CALIENTE) ~~r-------------••

1--+--+-----------------ij .._ ENTRADA DE AIRE

O. 4m D

L

FIGURA N° 11

= Área del cilindro + Área del dueto

paredes laterales Área de entrada

de pescado.

AcH n DL +(3,795 m x 0,38m)x2 -(0,30m-0,30m)

25,66 m2 n D L + ( 2,8842 ) - ( 0,09 )

22,8658 = n D L

7,2783931 D L

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95

D

( m )

1.4

l. 45

1,50

1.53

l. 55

l. 60

l. 65

l. 70

L

( m )

5.19

5.02

4.85

4.76

4.69

4.55

4.41

4.28

4.1.1.2 SEGÚN CÁLCULO PRÁCTICO.

- Superficie de calentamiento del

rotor:

Area del Rotor 60.42 m2

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R (m)

0,615

0,625

o, 645'

0,655

0,665

0,675

0,685

0,695

0,705

0,715

2,1324

2,2106

2,3694

2,4513

2,5338

·2,6177

2,7034

2,7896

2,8778

2,9666

96

0,1213 2,2537

0,1213 2,3319

0,1213 2,4907

0,1213 2,5726

0,1213 2,6551

·O, 1213 2,7390

0,1213 2,8247

0,1213 2,9109

0,1213 2,9991

0,1213 3,0879

Nota: Datos recopilados del Cap.III

# de aletas

26,8

25,9

24,3

23,5

22,8

22,1

21,4

20,8

20,1

19,6

Ll (m)

0,15

0,14

o, 12.

0,11

0,10

0,09

0,08

0,07

0,06

0,05

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97

- Superficie de calentamiento de la chaqueta:

Área de la chaqueta: ~H = 30,20 m2

Aa =X D L + (3,795m X 0,38m) X 2 -(0,3m X 0,3m)

30,20 m2 n D L + ( 2,8842 ) - ( 0,09 )

27.4058m2 n D L

8,235166 = D L

L = 8,7235166

D

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DE

);>

);>

);>

);>

);>

D ( m )

1,40

1,45

1,50

1,53

1,55

1,60

1,65

1,70

1,72

1,74

1,75

1,76

98

L ( m )

6,23

6,02

5,82

5,70

5,63

5,45

5,29

5,13

5,07

5,01

4,98

4,96

TABLA N° 10

LOS CÁLCULOS REALIZADOS

Diámetro del rotor

Diámetro de la chaqueta

Diámetro de la chaqueta

Longitud del secador

CONCLUIREMOS QUE:

= 1350mm

= 1580mm

exterior = 1625mm

4750mm

Longitud del área enchaquetada = 4300mm

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99

4.1.2 RELACIÓN (L/D).

Consideraciones generales para el cálculo de

secadores.

Una de las primeras consideraciones para el

cálculo de secadores es encontrar la relación

entre la evaporación y el volumen del cilindro

rotativo.

Para un tanteo de las medidas del secador es

bastante regular usar :

4 a S(lbs de evaporación/pie3 de cilindro)

De acuerdo a esto tendríamos

4.1.2.1 Para una evaporación de 4 (1b/pie3).

El volumen del cilindro será

V

4

1846,225 (lb/HR)

4 ( lb/pie3) •

D2 L 4 73,079 (pie3 /HR)

D2 L 13, 3961 (m3 /HR)

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100

En la siguiente tabla

D (m ) 1,0 1,2 1,3 1,4 1,5 1,53 1,55 1,6 1,65 1,70

L(m ) 13,39 9,30 7,93 6,83 5,95 5,72 5,58 5,23 41 92 4,63

(L/D) 13,39 7,75 6,1 4,88 3,97 3,74 3,60 3,27 2,98 2,72

TABLA N° 11

4 .l. 2. 2 Para una. evaporación de 5 (lb/pie3)

V n D2 x L = 1486,225 (lb/HR)

4

378,463 (pie3 / HR )

10,7169 ( m3 / HR )

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101

En la siguiente tabla

D (m) 1,0 1,2 1,3 1,4 1,5 1,53 1,55 1,6 1,65 1,70

L(m) 10,72 7,44 6,34 5,47 4,76 4,58 4,46 4,19 3,94 3,71

(L/D) 10,72 6,2 4,88 3,91 3,17 2,99 2,88 2,62 2,39 2,18

TABLA. N° 12

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102

Figura N° 12 : Variación de (L/D) con respecto al

diámetro para evaporar 1,486.225 (lb/BR)

considerando:

4 (lb de evaporación 1 pie3

5 (lb de evaporación 1 pie3

15 (L/D)

14

13

12

11

.... 4 ( lb/pie3 >)

10

9 o "O .... 5 (lb/pie3

) (IJ "O e:

8 (J)

E o o 7 (J) 0::: o 6 O) e: (IJ

5 0:::

4

3

2

1

D(m)

o ... 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

1 1 1

l ... ...: 1 1 1 Rango Recomendado 1

1

De (L/D) : ( 4 - 10 )

Entonces D: (1.02-1.49)m

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103

4.1.3 DIMENSIONES Y ESPESORES DE PLANCHAS A UTILIZAR

EN LOS PLATOS O ROTOR

g R=675

·-····-- --·----··-----·----t,....l-------i)lo~; ..... r-----i)lo~¡

L1 100 Lz 95

FIGURA N° 13

Tomaremos

DR 1350 mm

R 675 mm

r 203 mm

L1 100 mm

Lz 95 mm

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104

Área del rotor.

= Área total.

Au = 2 X g (R+r) Área aleteada ó rotor.

Asa 2 x r Lz Área sin aleta ó tubo.

Reemplazando

g = 0.4744 ; Au = 2.6177 m2 ; Asa= 0.1213 m2

AT = 2.739 m2 ; AR = 65.736 m2

#Aletas= AR/AT 65.736/2.739 = 24

EL ESPESOR DE LA PLANCHA A UTILIZAR EN LOS PLATOS

SERÁ :

Smax X E - O , 6 Pn

Tomaremos :

s~x = 19.400 ( lb 1 plg2) •••• 500

0.675 m 26.57 plg.

E = 0.7

Pn = 150 ( lb / plg2 )

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105

Remplazados tenernos :

ea = 0.2954 plg.

Tornaremos ePL rotor 5/16 plg.

4 . l. 4 SELECCIÓN Y CALIDAD DE PLANCHAS A UTILIZAR. -

Para seleccionar el espesor de la plancha,

primero tendremos que saber que utilizaremos

planchas de acero inoxidable tipo ATLAS 304 L.

Sus caracteristicas ·se dari en la tabla No 1 y

N°2 y se especifica en el apéndice al final de

la tesis.

La ecuación a utilizar será

Pn x Rr

Smax X E - O , 6 X Pn

Donde

ePL Espesor de la plancha en ( plg ) .

Pn = Presión de disefio en ( lb 1 plg2 )

Rr Radio interior en ( plg ) .

Smax Esfuerzo máximo en ( lb 1 plg2

E Debilitamiento circun~erencial (0.7-0.85)

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106

4. ~. 4 .. ~ ESPESOR DE PLANCHA PARA CILINDRO

INTERIOR

Tomaremos:

Smax = 19400 (lb/plg2) ••• a 500°F .. (260°C)

Rr O. 765m 30.118 plg.

E 0.7

Pn = 150 (lb/ plg2)

150 (lb/plg2) X 30.118 plg

e~L =----------------------------------19400(lb/plg2) x 0.7-0.6xl50(lb/pl~)

en = 0,3349 plg

Tomaremos una plancha de 3/8" de

espesor.

= 3 1 8 plg

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107

4.1.4.2 ESPESOR DE PLANCHA PARA EL. CILINDRO

EXTERIOR

Tomaremos:

Smax = 20800 (lb/plg2) ••• 400°F (204,4°C)

Rr (1.625 m/2)=0.8125m = 31.9882 plg

E 0.85

Po = 150 ( lb 1 plg2 ) •

150 (lb/plg2) X 31.9882 plg

20800 ( lb/plg2) xO. 85-0. 6 x 150 (lb/plg2 )

= 0.2727 plg.

Tomaremos una plancha de ~"' de espesor.

es menor que el recomendado pero esta

plancha . estará reforzada con el

aislante de 2 plg de espesor y también

de la plancha de 1/20 plg que sujetará

o protegerá al aislante.

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108

4 .1 . 4 . 3 ESPESOR DE PLANCHA PARA LAS TAPAS Y

BRIDAS:

ePL = ~ plg

4.1.5 SELECCIÓN DE TUBERÍAS, EN EL TRANSPORTE DE

VAPOR SATURADO, CALENTAMIENTO Y CONDENSADO.

4 .1 . 5. 1 CÁLCULO DEL DIÁMETRO NECESARIO DE LA

TUBERÍA DE TRANSPORTE DEL VAPOR

SATURADO AL SECADOR.

Para realizar el cálculo del diámetro

de la tubería que necesitamos

aplicaremos el siguiente cálculo :

vapor

A( m2 l

1 . FIGURA N° 14

A ~ qD = 2 ~ A / 1íl

4

A = W • V

60 . V

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109

Donde

A = Sección de la tubería.

w

V

Caudal de vapor en ( Kg 1 HR

Volumen específico del vapor en

lo hallamos en la tabla de

vapor saturado a las presiones y

temperaturas requeridas.

V Velocidad del vapor en (m/min) de la

(ref. manual práctico de

cálculo de ingeniería por TYLER G:

HICKS).

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110

TABLA N° 13 Velocidades recomendadas de fluídos en

tuberías (Ref. Manual Práctico de

Cálculos de Ingeniería (TYLER G - HICK)

uso

Tubos maestros de calderas y turbinas

Salidas de vapor

Líneas de vapor ramificados

Líneas de agua de alimentación

Líneas de vapor de baja presión y

extractores

Tuberías de aspiración de bombas

Tuberías de purga de vapor

Tuberías maestras de agua

Líneas de vapor al vacío

Tubos de un recalentador de vapor

Líneas de aire comprimido

Tuberías de gas natural(rurales extensas )

Tuberías de economizador ( agua )

Tuberías de petróleo crudo ( 15 a 75 cm )

Velocidad del fluido

( m 1 min )

1800 - 3600

1800 - 2500

1800 - 4600

75 - 260

1800 - 4600

30 - 95

1200 - 1800

36 - 90

6000 - 12200

600 - 1500

460 - 610

30 - 48

45 - 95

15 - 110

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111

Sabemos que :

W 942.5 ( Kg 1 HR )

V 0.1879 ( m3 1 Kg ) para Po= 150 Psi y

T 358.48 °F= 181.38 °F

Tomaremos :

V ( 1800 - 460~) m 1 min.

Con V = 1800 ( m 1 rnin )

A= 942.5(Kg/HR)xO.l879(m3/Kg) =1.6397 xl0-3m2

60x 1800(m/min)

D = 2 x 1.6397 x 10-3 mz = 0.0456902m = 1.798p lg Ji

con V = 460P ( m 1 min

A= 942.5(Kg/HR)x0.1879(m3/Kg) = 6.4l6 xl0-4mz

60 x 4600(m/ min)

D = 2 x 6.4l 6 x 10-4m2

= 0.0285796m = 1.1252plg re

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112

De los valores calculados podremos tomar una

tubería de 2 plg de diámetro, pero para mayor

seguridad el diámetro será :

D = 2 ~ Plg

4.1.5.2 CÁLCULO DEL ESPESOR MÍNIMO DE LA

PARED DE LA TUBERÍA DE VAPOR SATURADO

Según la fórmula del "PIPING-CODE" y

los requisitos del CODE ANSA :

Donde :

tm = D • P + C

2(s + yp)

tm espesor mínimo de la pared en plg.

D Diámetro exterior de la tubería

plg.

en

P presión interna de la tubería en Psi

(manométrica) .

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113

S esfuerzo permisible en el material de la

cañería a la temperatura de operación en

Psi.

Y coeficiente de temperatura (O. 40) de las

tablas del PIPING.CODE. en la selección de

las tuberías de potencia.

e factor terminal, valor que se agrega al

espesor de la tubería por roscado,

esfuerzo mecánico y 1 o corrosión (plg)

e = O. O 65 plg (para tubería de acero de

acabado liso) .

Según el manual del ingeniero Químico H. PERRY

tendremos :

Material

Grado

Acero inoxidable

TIP 304 L.

Esfuerzo permis~~e

11000 ( lb 1 plg2 ) ••• a T = 400°F = 204.4°C

9700 (lb 1 plg2 ) •••• a T = 500°Y 260°C.

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114

Tomaremos· para los cálculos

S 9700 ( lb 1 plg2 )

D 2. 5 Plg .. -... . P = 150 Psi.

Reemplazando

2.5 ( Plg ) x 150 Psi

2 [9700(lb/plg2 )+0.4x150Psi]

tm 0.084211 Plg.

+ 0.065 Plg.

Que seria el espesor- mínimo de la tubería de­

vapor saturado, tendremos que analizar el

espesor que utilizaremos, es por eso que según

el manual del ingeniero HUTTE. Tomo II (pag 48)

Si la presión de trabajo no excede a 10 atm

( 14 6. 97 Psi) y la tubería no esta expuesta a

grandes diferencias de temperatura, el espesor

de las paredes "t" de los tubos de fundición

será :

t = 1/60 x Di+0.7cm. Para tubos fundidos

verticalmente.

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115

t = 1/50 x Di + 0.9 cm. Para tubos fundidos

horizontalmente.

Tomando : Di = 2.323 Plg = 5.90 cm

t = 1/60 x 5.90 cm + 0.7 cm

c:j t = 0.7983 cm= 0.3143 Plg.

t 1/50 x 5.90 cm + 0.9 cm

c:J t = 1.02 cm= 0.400 Plg.

Luego analizando los valores y con los datos

del manual de MARKS (8 159). Tubos de

Fundición de Hierro escogeremos:

TAMAÑO NOMINAL DEL TUBO = D = 2.5 PLG.

DIÁMETRO EXTERIOR = DExT 2.875 PLG

DIÁMETRO INTERIOR DrNT = 2.323 PLG

ESPESOR DE LA PARED T 0.276 PLG

NÚMERO DE CÉDULA DE ACERO INOXIDABLE = 80 S.

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116

4.2 CÁLCULO Y SELECCIÓN DE EQUIPOS

4.2.1 CÁLCULO, SELECCIÓN DEL MECANISMO DE ROTACIÓN Y

SELECCIÓN DEL MOTOR.

Para realizar los cálculos de selección del

mecanismo de rotación del rotor y la selección

del motor elaboramos el siguiente esquema del

secador.

reductor

FIGURA N° 15 motor

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117

FIGURA N° 16

T F X r ; F

H p = T X n

63000

Donde

T torque en ( lb - Plg )

F fuerza necesaria para el movimiento

r = radio del cabezal motriz en Plg

= 13.177Plg.

WR = peso del rotor en lb.

DcM = diámetro del cabezal motriz = 26.354 Plg.

n 16 RPM velocidad de rotación del rotor

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118

CÁLCULO DEL PESO DEL ROTOR ( WR )

1) Peso de los platos : ( W1 )

DR = l. 35 m

EPL = 5/16 Plg = 7.94 X 10-3 m

Pacero = 7 • 3 O ( Kg 1 m3 )

ROTOR

R 0.4718m

.. "f ... r -¡············· .. __ ----------~----{]----------- -------------{)- __ o_:_<!_~~!:_ __ !:' ~ 1 _ 3 Sm

O. 4718m

~ O.lOrn i

Gráfico de un Plato del Secador

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119

SL = 1t g ( R + r )

SL = Area lateral de la mitad del plato.

R = 0.675.

r = 0.2032m.

g = 0.4744m.

Reemplazando:

SL 1t ( 0.4744

SL 1.31 mz

ST = 2 SL

ST = 2 (l. 31 mz

ST 2. 62 m2

) [ O. 67 5 + O. 2 032 ] m2

) .

Are a del rotor.

El peso del plato será

W1 = 2. 61 m2 x 7. 93 x 10-3 m x 7. 30 (Kg 1 m3)

W 1 = 151. 6 8 Kg •

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2)

120

Peso total de los platos

WT1 24 X W1

WT1 24 ( 151.68 Kg )

WT1 = 3640.32 Kg.

Peso de los tubos' de, 2112" q,.

Cantidad = 1 unidad.

L 4.75 m

De 2.87 plg

Di 2.32 plg.

e 0.27 plg.

m 7.66 ( lb 1 pie ) .

Wz 7.66(lb/pie)xl pie x

30.48crn

Wz 54.27 Kg.

475crn

3) Peso del tubo de. ~6" <!J - ( W3 ) •

Cantidad = 1 unidad.

L 4.75 m

De· = 16 plg.

X 1 Kg

2.2 lb

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121

Dr = 15 plg.

e = 0.5 plg.

M = 82.77 lb /pie ) .

w3 82.77 lb X 1 pie X 475 cm x

Pie 30.48crn

w3 = 586.31 Kg.

4) Peso de~ tubo de lJ.¡ 4 " <P - < W4 )

Cantidad= 24 unidades.

L 190 mm.

De l. 66 plg.

m 2.27 (lb 1 pie).

w4 2.27 lb X 1 pie X 19 cm x

Pie 30.48 cm 2.2

W4 = 0.644 Kg.

WT4 24 X w4

WT4 15.456 Kg.

5) Peso del tubo de h12" <P = ( Ws ) •

Cantidad = 24 unidades.

L 38 mm.

De 1.90 plg.

1 Kg

2.2lb

1 Kg

lb

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6)

122

Di l. 61 plg.

e 0.15 plg.

m = 2.72 ( lb 1 pie ) .

Ws 2.72 lb X 1 pie X 3.8 cm X 1 kg

Pie 30.48 cm 2.2 lb

Ws = 0.15 Kg.

WTs= 24 X Ws

WTs= 3.69 Kg.

Peso de.L fierro de, ~, ~ = w6

Cantidad = 240 unidades.

L 62 mm 62 X 10-3 m.

p = 7.30 ( Kg 1 m3 ) .

D = ~ plg. l. 91 X 10-2 m.

WG 7. 30 Kg x 1t x (l. 91 x 10-2 m) 2x62x10-3m

m3 4

w6 = 0.129 Kg.

WTG= 240 x WG

WT6= 30.96 Kg.

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123

7) Peso aproximado del cabezal motriz y

cabezal de vapor según la descripción de

materiales dados será:

W Cabezal Motriz = 250Kg.

W Cabezal Vapor 250Kg.

8) El peso de los empujadores de harina será

de SKg. Cada uno .

Como tenemos 24 discos usaremos 12 discos

con empujadores en 4 posiciones del disco.

W empujadores 5Kg x 12 unid. x 4 posiciones.

W empujadores 240 Kg.

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124

La masa aproximada de~. Rotor será:

l.-Platos ..................... 3640.32 Kg

2 . -Tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 . 2 7 Kg

3.-Tubos...................... 586.31 Kg

4.-Tubos...................... 15.46 Kg

5.-Tubos...................... 3.69 Kg

6.-Fierro redondo~~~~....... 30.96 Kg

7. -Cabezal motriz·. . . . . . . . . . . . . 250. 00 Kg

Cabezal vapor .............. 250.00 Kg

8.-Empujadores ................ 240.00 Kg

PESO TOTAL DEL ROTOR

WR - 5071.01Kg.

Entonces·

WR = 5071.01 X 2.2

T = F x r

11156.22 lbs.

T 11156.22 X 13.17 Plg.

T 147005.51 lb-Plg.

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125

Como

HP = Txn

63000

HP 147005.51 lb-Plg. X 16 RPM

63000

HP = 37.33

Potencia. a. la. entrada del Reductor:

37.33 = 44.50 HP

0.98 X 0.95 X 0.9

1 '--• Movimiento

~ Engrases

Cadena

IPÉR -· 44. so HPj

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126

ESQUEMA DE MOVIMIENTO DEL ROTOR.

n3 reductor

FIGURA N° 18

Tomaremos· :

n4 = 16 rprn

Motor tipo ASEA M200L 55-4

de 43 HP. 1700 RPM = lll

Correas en V- 5 - e - 69

Correas en V para polea motor :d1= 225 mm

Correas en V polea reducción tornillo:d2= 400 mm

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127

~ Engranaje reducción tipo RADICÓN:BU12"L 20:1

~ Cadena de rodillos

> Piñón de Cadena

> Rueda de Cadena

COMPROBANDO VALORES:

n1 d1 = nz dz

11n Duplex 122 eslabones

z1 = 19 dientes

z2 = 57 dientes

1 7 O O x 2 2 5 = n2 x 4 O O

nz = 9 56 . 2 5 RPM

Como el reductor es de 20: 1

Tendremos :

n3 = nz = 956.25 RPM

20 20

n 3 = 4 7 • 81 RPM

Además

47.81 X 19

n4 1 5. 93 RPM e:::> tomaremos lí14 = 16 RPMJ

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128

4.2.2 SELECCIÓN DEL VENTILADOR PARA IMPULSIÓN DEL

AIRE CALIENTE AL SECADOR DE PLATOS .

- Tipo Sincrono AREG - 104

- Caudal:300-1800 pcm

- Presión Estática: 4 ·· a 4 O·· columna de agua

- Rodete Radial tipo U

- Velocidad de operación 1150/1750/3500 r.p.m.

- Resistencia de Temperatura Hasta 100°C

4.2.3 SELECCIÓN DEL VENTILADOR DE SUCCIÓN DE AIRE

HÚMEDO Y ~OR DEL SECADOR DE PLATOS.

El ventilador para la extracción de los aires

de exhaustión desde el secador, está provisto

de contra brida para la tubería de salida

(canal).

La carcasa de dicho ventilador puede hacerse

girar alrededor del eje del rotor para la más

adecuada posición de salida que depende de las

condiciones locales.

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129

Sabemos además que a la salida del dueto de

/

vapor de agua mas aire caliente hacia el ciclón

tendremos :

Vapor

Sólidos de Harina

Maire

Como:

Y anchoveta 560.58

Y aire = 1.0382

Yagua 1.0 (

Tendremos

Vapor

Sólidos de Harina

Aire

675.55 ( Kg 1 HR ) .

29.07

655. 67

Kg 1 m3

Kg 1 m3

Kg 1 m3 )

Kg 1 HR ) .

Kg / Hr ) .

675.555 m3 1 HR ) .

O. 052 ( m3 1 HR ) .

655. 67 m3 1 HR ) .

Lo que nos daría aproximadamente un volumen

o capacidad de 1331.27 (m3 1 HR de

vapor, aire y partículas de harina que

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130

tendría que ser extraído por el ventilador

a seleccionar.

Tomaremos :

VENTILADOR HST 20

MOTOR TIPO ASEA : Ml32

1·. 5 HP. , 3480 RPM.

S 38 - 2

VELOCIDAD DEL. VENTILADOR : 2320 RPM.

Capacidad del ventilador a presión total,

248 mm :

3100 ( m3 1 HR ) •

Normal demanda de fuerza del ventilador:

5.8 HP

Correas en V : 2 - B55.

Correas en V para polea motor : 132 mm $.

Correas en V para polea ventilador:200mm $.

Tipo de cojinete : SNA. 509 1 22209 CK.

NOTA El motor para el ventilador es

considerablemente mayor de lo

requerido, por lo que se puede

aumentar- la velocidad y capacidad

si fuera requerido.

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131

Los ajustes de la velocidad y la

capacidad se realiza combinando las

poleas de transmisión en V.

4.2.4 SELECCIÓN DEL CICLÓN.

Entre el conducto de aire y el ventilador está

colocado el ciclón a efectos de una eficiente

separación del polvo de harina en el aire. El

ciclón está asimismo provisto de mirilla de

inspección, cuya parte interior está en línea

con el ciclón.

Interiormente en el ciclón está colocada una

trampa de polvo y una exclusa de aire, debido a

la depresión en el ciclón.

El rotor de la exclusa de aire es accionada por

medio de un accionamiento por cadena desde el

rotor del secador.

El rotor de la exclusa de aire tiene velocidad

constante.

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132

Además tendremos que saber que por cada 2. 5

(TON/HR) de harina de pescado procesada

tendremos 29.07 (Kg/HR) de harina que se recibe

en el ciclón a través de la extracción de los

aires desde el secador.

Según la caída de presión o la pérdida de

fricción de un ciclón cuando se manejan gases

libres de polvos.

DATOS DEL CICLÓN A TRABAJAR:

- Material :Harina de Pescado

A la salida de vapor del dueto H20 + aire

caliente:

Flujo másico.- Vapor : 675.56 Kg/Hr

Sólidos Harina: 29.07 Kg/Hr

Masa aire : 655.67 Kg/Hr

Densidad.- Dens.Anchoveta :560.58 Kg/m3

Aire

Agua

l. 04 Kg/m3

l. 00 Kg/m3

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Caudales.-

133

Caudal Vapor: 675.56 m3/Hr

Sólidos Harina: 0.05 m3/Hr

Caudal Aire: 655.67m3/Hr

Sumando se tiene Caudal Total:

fjtotal = 1331.28 m3/Hg

Caida de Presión. :De 1·· a 4 ·· pul.q. De agua

2.5 a 10 gr/cm2

25 a 100 mm de agua

ó 30 a 165 mm de agua

Característica de la Particul.a :

Polvos > 10 ,wn

0.10 ~ < Neblina < 10 ,wn

0.001~ < Humos < o. 1 ,lUTI.

Formas Moleculares< 0.001 ,wn

Eficiencia de Cicl.ones.-

La eficiencia de los ciclones es inversamente

proporcional al diámetro del ciclón. Los

ciclones de diámetros pequeños necesitan de

varias unidades en paralelo para lograr una

unidad especifica.

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134

TABLA N° 14: Valores admisibles para el transporte

neumático

1 2 3 4 5 6 7 Material Densidad Kglm3 Tamaño de Grano Velocidad admisible del Máximo valor admisible de v en

aireen m/seg. Kg de polvo 1 mJ de aire

%que pasa los tamices abajo Vertical Horizontal Vertical Horizontal seiialados

%1] malla (mm) BS Mesh

Cemento 1050 a 1440 95 .089 170 1.5 7.5 960 160 Harina 560 64 .152 -100 1.5 4.5 240 80 Carbón 720 1.5 4.5 320 112 Ceniza 720 90 .152 100 1.5 4.5 480 160 Tierra de batán 560 a 880 95 .104 150 1.5 6 240 80

TABLA DE MALLAS

Malla/pul 10 20 35 45 64 100 150 200 325

Escala 1650 830 420 300 220 150 110 74 44 Micrómetros

TABLAA N° 15

De la Tabla # 14 Propiedad de materiales

sacaremos ~ y diámetro partícula:

~ = 64 % Malla N° 100 dando ~ 0part. = 152J..U11

Diámetro de Ciclón (mm) 'llc

225 96.7%

400 92.6 %

600 88.2 %

3150 57.5 %

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V(pies

/seg)

A (cm2)

135

- SELECCIONAMOS VENTILADOR CON UN CAUDAL APROXIMADO

10

2795

Ventilador HST 20

Motor 7.5 HP

RPM 3480

RPM ventilador 2320

CAPACIDAD 248mmde agua ~ 9. 76 pulg. de agua

DEL VENTILADOR 3100m3/Hr ~ 51.66 m3/min.

TABLA N° 16

VELOCIDAD DE ENTTRADA AL CICLÓN ENTRE 2 O PIES/SEG

Y 70 PIES/SEG.-

De donde se tiene

Q= Vx A

A = Q/A

Datos: Q = 51.66 m3/min

Vmin = 2 O pies 1 seg

Vmax = 70 pies· 1 seg

15 20 25.31 30

1863 1397 1104 931

40

698

TABLA N° 17

50 60 70

559 466 400

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136

TABLA 18: CARACTERÍSTICAS GENERALES DE RENDIMIENTO DE

CICLONES DE BAJA EFICIENCIA

DIAMETRO CAPACIDAD PESO APROXIMADO (mts.) ( m3/min.) (KG.) 0.90 34 140 1.80 105 590 2.40 215 900 3.00 340 1600 4.20 680 3400 5.40 1140 7300 6.00 1330 10500

- De la Tabla N° 18 se aprecia y se interpola

para un caudal de 51.66 m3/min y se obtiene un

Diámetro de Ciclón :

DIÁMETRO CAUDAL

900 mm 34 m3/min

X 51.66

1800 215

Interpolando se obtiene: x = 940mm que viene a

ser el diámetro del Ciclón.

- Miller y Lissman investigaron ciclones con una

entrada de espiral y obtuvieron la siguiente

expresión empírica:

Llpcv= K (De! De) 2

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137

El valor de K ha resultado sustancialmente

constante con un valor de 3.2 en la siguiente

gama de proporciones: De= 940 mm

Be= Dc/4 = 940/4 = 235 mm , De= De/2 = 940/2 = 470 mm

He= Dc/2 = 9 4 O/ 2 = 4 7 O mm , Le= 2 De = 9 4 O* 2 = 18 8 O mm

Se= De/8= 117.5 mm , Zc= 2De= 1880 mm , Jc= De/ 4= 235 mm

- Cálculo de Velocidad Tangencial:

Vp = Q/A:

Vp= velocidad tangencial

Q= caudal real de 22.19 m3/min

A= área de sección de entrada BexHe

Vp=(22.19rn3/rnin)/(0.47x0.23x60)= 3.35 rn/seg.

10.99 pie/seg.

TABLA 19: VELOCIDAD TANGENCIAL MÍNIMA DE AIRE NECESARIO

PARA SEPARAR DIVERSOS POLVOS EN CICLONES

TAMAÑO DE DIAMETRO DEL COLECTOR_(mts.) LA 0.15 0.30 0.60 1.20 1.80 3.60

PARTÍCULA 150mm 300mm 600mm 1200mm 1800mm 3600mm

Jl VELOCIDAD MINIMA EN m/seg

100 0.3 0.5 0.7 1.5 50 0.3 0.5 LO 1.8 3.1 6.1 20 1.5 3.1 6.1 12.2 18.3 36.6 10 6.1 12.2 24.4 48.8 73.2 146.3 5 24.4 48.8 97.5 195 293 610

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138

DATOS OBTENIDOS DE TABLA 19:

0 = 940 MM

0P = 153 J.1

Vmin= 0.413 ffi/S

DE LA TABLA N°18 OBTENEMOS:

CAÍDA DE PRESIÓN=> 0.00508 Kg/m2 = 518 pascal

LO QUE SE DETERMINA LA SELECCIÓN DEL CICLÓN CON

LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS:

DIÁMETRO = 40 mm

11 = 64%

Caudal = 51.66 m3

V = 25. 31m/se

Área de sección de ingreso = 1104 cm2

Tendremos, según la ASME :

A Pcv =K[ D~J

Donde :

K = 3,2

Be = 1 a

De 4

3

8

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De= 1

4

He~ 1.0

Además . .

a 3

4

139

Tenemos las proporciones de

Separador de ciclón.

Be = De Ze 2. De

-r De = De Je = De He

2 -4-·

He De

2

Le 2 De.

Para nuestro caso tomaremos

De = 940 mm $

Be 235 mm $

He 470 mm $

De 470 mm ~

Le = 1880 mm $

Ze 1880 mm $

Je = 235 mm $.

;~ un

~~

Le

Ze

Je

FIGURA N° 19

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140

El ciclón será fabricado con plancha de 1/8" de

espesor de acero inoxidable 304 L.

En el ciclón será instalado una exclusa de aire SLU

200 de 16 RPM, accionado por cadena ~, simples, 150

eslabones, rueda de cadena de 2 partes, 19 dientes.

GRÁFICO ESQUEMÁTICO DEL SECADOR.

........ /_ .. __.. ............... .

1

SECADOR

2 ...................................................

.• ..... ........

::r ................................. -·······

FIGURA N° 20

../ .............. 6

5

4

Hacia

el

Molino

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141

1 Transportador de tornillo.

2 Magneto

3 Recipiente

4 Exclusa de aire

5 Ciclón

6 Ventilador

CÁLCULO DE CAÍDA DE PRESIÓN DE ACUERDO A LOS DATOS

OBTENIDOS:

p 562. 62 Kr/m3

Ve 25.31 pies/seg

= • 0 0 3 * 5 6 2 . 6 2 * ( 2 5 . 31 * 0 . 3 0 4 8 ) 2 / 9 . 8 m/ seg• / 1 0 0 2 ( Kg /cm 2 *m/ S e g 2

= J. 001025 Kg/m 21

= JlOO. 51 PascalJ

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CAPÍTULO V

ESTRUCTURA DE COSTOS

5.1 MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DEL SECADOR DE

PLATOS

Todos los materiales a utilizar en la

fabricación del secador son de acero

Inoxidable 304 L y elementos sanitarios.:

A.- Detalle de Materiales del Rotor.

B.- Detalle de Materiales del Casco.

c.- Detalle de Materiales del Cabezal de

Vapor.

D.- Detalles de Materiales de Cabezal Motriz.

E.- Detalles de Materiales Duetos Salida Aire

Caliente - Vapor.

F.- Detalles de Materiales de Ciclón.

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143

G.- Detalle de Materiales de Ventilador de

Succión.

H.- Detalle de Materiales de Ventilador de

Aire Caliente.

I.- Detalle de Materiales Sistema de

Calentamiento Tubo de Vapor.

J.- Detalle de Materiales de accionamiento -

secador de platos.

K.- Detalle de Materiales de Exclusa.

L.- Detalle de Materiales de Aislamiento

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144

RELACIÓN DE MATERIALES

A) DETALLE DE MATERIALES DEL ROTOR.

tJnid. Descripción (Kg) Unid !rotal.(KG)

24 planchas de 5/16" x 1,330 mm cp 80.50 24 1932.00

24 planchas de 5/16" x 85 mm x 470 mm. 2.31 24 54.44

02 planchas de 2 ~, X 40 6mm cpext X 2 07 mm cpint 54.01 2 108.02

01 planchas de ~, x 66 mm cp 0.16 1 0.16

01 planchas de ~, x 381 mm cp 5.28 1 5.28

24 tubos de SCH 40 de 11/4" cp x 190 mm 0.64 24 15.36

2.273(lb/pie)

24 tubos de SCH 40 de 11/2" cp x 38 mm 0.15 24 3.60

2. 718 (lb/pie)

01 tubo de SCH 40 de 21/2" cp x 4,260 mm 48.6 1 48.67

7. 661 (lb/pie)

01 tubo de SCH 40 de 31/4" cp x 85 mm

01 tubo de SCH 40 de 16" cp x 4,530 mm 559.16 1 599.16

82.77(lb/pie)

240 Fe de ~, cp X 62 mm 0.129 240 30.96

01 media copla de 2" cp

01 tapon macho de 2" cp

TOTAL 4,748.21 Kgs.

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145

B) DETALLE DE MATERIALES DEL CASCO

TOTAL UNID DESCRIPCIÓN Kg (kg)

01 plancha de 3/8" x 4,738mm x 4,836 mm 718.00 718.00

02 planchas de 3/8" x 150mm x 500 mm 5.62 11.24

06 planchas de 3/8" x 78mm x 500 mm 2.81 16.86

02 planchas de 3/8" x 560mm x 1,700 mm 71.40 142.80

24 planchas de 3/8" x 60mm x 78 mm 0.35 8.40

02 planchas de-\.;¡" x 1,913mm x 5,086 mm 486.48 972.96

02 planchas de~, x 400mm ~ x 1,700 mm~ 34.00 68.00

02 planchas de~, x 1,600mm ~ x 1,470 mm~ 353.00 706.00

02 ángulos de 31/2"x31/2"x3/8"x 3,850mm 51.34 102.68

02 ángulos de 31/2" x 31/2" x 3/8 x SOOrnm 6.66 13.32

03 cuadrados de 11/4" x 4,467 mm 31.00 93.00

12 fierros de 5/8" ~ x 60 mm

12 fierros de 5/8" ~ x 50 mm

04 fierros de 5/8" ~ x 63 mm.

02 tubos de SCH 40 de 11/4" ~

02 tubos de bridas slipon

TOTAL 3853.00

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146

C) DETALLE DE MATERIALES CABEZAL VAPOR.

UNID DESCRIPCIÓN KG 'rO'rAL (KG)

01 Plancha de 362 mm cjl X 25.4 !Iliiiespesor 19.08 19.08

01 Plancha de 1, 600mm cjlext x 260mm cjlint x 19mm 271.51 271.51

01 Tubo SCH 40 de 31/2" cjl X 720 mmlongitud

01 Tubo de 17 mm cjl x 566 mm ( STD )

01 Tubo de 35 mm cjl x 600 mm ( STD )

01 Eje móvil de 410 mm ~ x 375 mmlongitud

0 1 E j e de 3 9 6 mm cjl X 215 mmlongi tuct

01 Brida de cuello de bronce fósforo de :

152 mm cjl X 16 mmespesor X 51 mmlongitud

01 Tapa brida de plancha de 203mm cjl x

1 7mmlongitud

01 Prensa de bronce fósforo de :

254 mm cjlext X 150.5 mm cjlint X 51 mmlongitud

5.87

0.90

l. 93

5.87

0.90

1.93

361.42 361.42

193.30 193.30

4.02 4.02

04 Espárragos de 5/8" cjl x 89 mmlongituct O .15 O. 60

01 Retén STEFA de 160 x 190 X 15 mm --- ---

10 Pernos de amarre de 32 mm cjl x 285 mm1ongitud 1. 67 1. 67

04 Pernos 13 mm cjl X 92 mmlongitud - esparrago

04 Pernos de 17 mm cjl x 120 mmlongituct

08 Pernos de 1" cjl x 3" longitud

08 Pernos de 11/ 4" cjl x 23/ 4" longitud

04 Pernos de 5/8" cjl UNC

01 Grasera de ~, cjl

0.09

0.20

0.30

0.40

0.36

0.80

2.40

3.20

'rO'rAL 882.09 kg

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147

D) DETALLE DE MATERIALES CABEZAL MOTRIZ

UNID DESCRIPCIÓN KG TOTAl (KG)

01 Plancha de 406 mm cl>ext x 160 mm cl>int x 38 mm 30.34 30.34

01 Plancha de 1, 600mm cl>ext X 225 mm cl>int X 19 mmespesor 271.79 271.79

01 Plancha de 350mm cl>ext x126mm cl>int X 17mmespesor (TAPA l 10.40 10.40

01 Plancha de 350 mm cl>ext X 152 mm cl>int X 40 Imnespesor 19.68 19.68

( porta rodamiento )

01 Plancha de 123 mm el> x 12 mm longitud (ANILLo TOPE l l. 04 l. 04

01

01

01

Eje SAE 1045 de 160 mm el> x 563 mm longitud

Pepa de 396mm el> x 214mm longitud SAE 1045 (chumacera)

Pieza de bronce fosforoso de 254 mm + x 51 mm longitud ( prensa )

01 Rodamiento SKF ~ 6220

04 Espaciadores de 11/ 4" + x 190mm longitud (SAE 1045)

06 Pernos de 11/4" + X 2 3/4" longitud

10 Pernos de 1" + X 3" + longitud

04 Pernos de ~, + x2 ~, el> longitud

01 Perno de 1" + x 2" longitud UNC - GRADO 5

04 Pernos de ~, + x 11/4" longitud

04 Espigas de 5/8" + N.C x 89 mm (longitud)

01 Retén Stefa 160 x 190 x 15 mm

82.63 82.63

192.41 192.41

--- ---

1.10 4.40

0.40 2.40

0.30 3.00

0.14 0.56

0.19 0.19

0.03 0.12

0.15 0.60

--- ---

TOTAL 619.56 Kg.

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148

E) DETALLE DE MATERIALES - DOCTOS DE SALIDA DEL

AIRE CALIENTE MÁS VAPOR.

UNID DESCRIPCIÓN KG TOTAL (KG)

05 Planchas de 1/8" x 1.2m x 2.4m 66.75 333.75

01 Platina de ~" x 11/2" x O. 60 m l. 06 l. 06

12 Pernos de 3/8" • x 1" longitud --- ----

TOTAL 334.81 Kg.

F) DETALLE DE MATERIALES - CICLÓN

UNID DESCRIPCIÓN KG TOTAL (KG)

03 Planchas de 1/8" x 1.2m x 2.4m 66.75 200.25

01 Platina de~" x 11/2"·x 4.5 m 7.95 7.95

12 Pernos de 3/8" • X 1" (longitud) --- ----

TOTAL 208.20 Kg.

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149

G) DETALLE DE MATERIALES - VENTILADOR DE SUCCIÓN DE

AIRE CALIENTE MAS VAPOR.

UNID DESCRIPCIÓN KG TOTAL (KG)

01 Plancha de 1/8" X 1.2 m x 3.4 m. 94.56 94.56

01 Plancha de 5 mm x 1.2 m x 0.7 m 30.66 30.66

01 Plancha de :J-.¡" x 282mm ~ ext x ---- ----

200mm ~ int 3.00 3.00

01 Masa para soporte de eje de : 3.44 3.44

100 mm ~ x 60 mm(longitud) ---- ----

01 Platina de ~, x 1~" X l. 05 m l. 85 l. 85

38 Pernos de 3/8" ~ X 1" ---- ----

08 Pernos de ~, ~ X 2" ---- ----Total 133.51 Kgs.

Ventilador HST ........................ $ 650.00

Motor Tipo ASEA M132 S 38 2.

7.5 HP 3 4 8 O RPM ...•.............. $ 2 9 O • O O

Correas en V 2-B5 5 ................ $ 2 5 . O O

Polea motor dl 132mm ......... $ 45. 00

Polea Ventilador d2 200mm ......... $ 85.00

Cojinete : SNA 509/22209 CK ....•... $ 40.00

Total us $ 1135.00

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150

H) DETALLE DE MATERIALES - VENTILADOR DE AIRE

CALIENTE

Selección de Ventilador

- Tipo síncrono Arreglo 4

- Caudal : 300 1800 pcm

- Presión estática: 4·· a 4o·· columna de agua.

- Rodete tipo U

Velocidad de operación 1150/1750/3500 rpm

- Resistencia de Temperatura hasta 100°C

Total : US $ 450.00

I) DETALLE DE MATERIALES - SISTEMA DE CALENTAMIENTO

DE TUBOS CON VAPOR.

- Tubos sin costura de 1-1/2 de diámetro x 15··

de longitud shc 40.

- ASTM A 36

- Tubo sin costura.

- Número de piezas 10 unids.

Total us $ 30.40

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151

J) DETALLE MATERIALES - ACCIONAMIENTO DEL SECADOR

DE' PLATOS

Motor 43 HP

Tipo ASEA

1, 700 RPM ............... $ 969

M 200 L 55 - 4

Reductor tipo RADICON BU 12" .............. $1800

Correas en V s - e - 69 ............. $ 7 s

Polea de- motor dt = 225mm- ............. $ 220

Polea reducción tornillo : dz = 400mm ..... $ 320

Cadena de rodillos: 11/2" duplex,

122 eslabones ............................. $ 120

Piñón de cadenas

Rueda de cadena

: Zt = 19 dientes .... $ 80

: Z2 =57 dientes ..... $ 140

Total : U.S. $ 3724.00

K) DETALLE DE MATERIALES-- EXCLUSA

EXCLUSA SLU 200 ........................ $ 280

Cadena~ "simples, 150 eslabones ....... $ 145

01 ruedas de cadena Zl = 19 dientes .... $ 160

Tot~ : U. S. $ 585.00

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152

K) DETALLE DE MATERIALES - AISLAMIENTO.

Existen aislantes térmicos:

a.- Para bajas temperaturas menores a 0°

b.- Para temperaturas hasta 120°C (orgánicas)

c.- Para temperaturas medias de 100°C a 500°C

(inorgánicos)

d.- Para temperaturas elevadas de 600°C a 1000°C

(Ladrillos refractarios)

COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA:

Indica : La cantidad de Kcal. Que pasa en una

hora a través de una pared de 1 mts. de grueso y

1m2 de superficie, siendo la diferencia de

temperaturas entre las dos caras l°C .

Kcal. x m

m2 X lh X °C

K cal

m X h X °C

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153

SUSTANCIAS INORGÁNICAS AISLANTES

Sustancias pulverulentas sueltas.- Tierra de

infusión magnesita y polvo de alto horno.

FIGURA N° 20: SUSTANCIA POLVOS INORGÁNICOS SUELTOS

Sustancias fibrosas inorgánicas.- Amianto,

lana de escorias, lana de vidrio.

- Masa protectora contra el calor para amasar

con agua.- Tierras infusorias : magnesita y

polvo de alto horno.

Aglomeramientos Arcilla, sustancia

Aglutinante orgánica.

Sustancia fibrosas: pelos y fibras de Amianto.

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154

- Ladrillos aislantes cocidos.- Se fabrica con

tierra infusoria adicionándolas arcillas y

sustancias orgánicas como residuos de corcho,

aserrín etc. y calcinándolas a temperaturas

mayores a 1000 °C lo cual quema las sustancias

orgánicas y quedando en su lugar poros. Una

estructura porosa, fina y uniforme tiene

especial importancia para su empleo para

elevadas temperaturas.

- Otros sustancias aislantes inorgánicas.-

Piedra pome natural, escoria de espuma de alto

horno, escoria de carbón y hollín.

- Piezas de formas.- En especial para

aislamiento de tuberías, además de fabricarse

con tierra infusorias calcinada, se elabora

también con magnesita, yeso y hormigón soplado, la

magnesita con adición de fibras de amianto se

amasa con agua, se cuela en moldes y luego se

seca. Las piezas de formas concluidas en fábrica

deben adaptarse especialmente a cualquier modo de

aplicación.

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155

AISLAMIENTOS TÉRMICOS INORGÁNICOS PARA TEMPERATURAS

MEDIAS

AISLANTE TÉRMICO Kg/m3 Conductibilidad Ténnica en Kcal/mh0 a Tm. 100° 200° 300°

LANA DE VIDRIO: Fibra perpendicular a la corriente 220 0.043 0.057 0.070 de calor

LANA DE VIDRIO: Apretada regularmente 410 0.064 0.086 0.108

AMIANTO 580 0.167 0.180 0.186

TABLA N° 21

ITm = ( Tint + Text) 1 21

Actualmente se considera 02 tipos de coquillas

de lana mineral para aislamiento. Las coquillas

realizadas de lana de vidrio y coquillas

realizadas a partir de lana de roca.

Los factores que se consideran para seleccionar

la coquilla de aislamiento:

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156

- Aislamiento térmico

material aislante.

proporcionado por un

- Facilidad de montaje y manipulación.

- Comportamiento al fuego.

Como se compara las coquillas de lana mineral

ante este requerimiento:

I.- AISLAMIENTO TÉRMICO.-

El Aislamiento Térmico proporcionado por un

material aislante combina el efecto del

espesor, con la conductibilidad Térmica.

Siendo mayor el aislamiento cuando mayor es

el espesor y

térmica.

menor la conductibilidad

a.- Influencia del tipo de material y de la

densidad en el Aislamiento:

La conductibilidad es una propiedad

característica del material y varia con

la densidad. Para los materiales porosos

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157

como las lanas minerales, la

conductibilidad disminuye al aumentarla

densidad, hasta un determinado valor de

este, a partir del cual la

conductibilidad se estabiliza.

l :·- . • . ~ ·. - •, . - ' . ,· ·.-

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·. -~,.~~ -~-;·,·.

'·.

FIGURA N° 22: Dibujo de curvas de w/mk x Kg/m3

Lana de Vidrio: Mayor finura y longitud

Lana de Roca: Fibra no homogénea como

consecuencia conductibilidad no

uniforme.

Sin embargo coquillas fabricados por

moldeados las fibras se disponen en

forma homogénea y perpendicular al flujo

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158

de calor por lo que la conductibilidad

térmica es mínima.

Entre estos 02 tipos de productos, la

lana de vidrio posee una rigidez,

resistencia mecánica y térmica mayor a

las de lana de roca para un peso

equivalente.

b.- Influencia de la Temperatura: Cuando

aumenta la Temperatura, el. material

pierde· características aislantes.

Se puede observar en el rango de

temperaturas de calefacción las

coquillas de lana de vidrio, presentan

menor conductibilidad térmica que las

coquillas de lana de roca

propiedades aislantes}

(mejores

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159

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FIGURA N° 23 Curvas de w/mk x Tm.

II.- TEMPERATURA DE UTILIZACIÓN.-

Las lanas minerales son materiales

incombustibles, tanto de lana de vidrio

como lana de roca.

Las coquillas de lana de vidrio resisten

temperaturas de hasta 300 °C. sin problema.

Las coquillas de lana de roca suelen

resistir temperaturas de hasta 500°C. lo

cual las hace óptimas para aplicaciones

industriales.

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160

III.- AISLAMIENTO ACÚSTICO:

La contribución de las coquillas de lana

mineral a evitar ruidos se debe a la

estructura PORO ABIERTO Y FLEXIBLE que

presentan.

Tanto las lanas de vidrio como las lanas de

roca contribuyen a esta función de

aislamiento acústico.

IV.- RESISTENCIA MECÁNICA Y MANEJABILIDAD:

Las coquillas de lana de vidrio poseen

fibras de mayor longitud y menor grosor, lo

cual hace que a igual densidad su

resistencia mecánica sea lo mejor posible.

Además los productos de lana de vidrio

tienen mayor cohesión y desprenden menor

polvo en su manipulación.

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161

V.- PROTECCIÓN FRENTE AL FUEGO:

Tanto la lana de vidrio como la lana de

roca son productos no combustibles.

En conclusión seleccionaremos coquillas de lana

de vidrio teniendo la siguiente relación de

materiales:

40 m2 de poliéster reforzado con fibra de

vidrio PC=O.O w/m°C

4.13 X 40

20.06 X 40

us $ 165.20

802.40

us $ 967.60

14 planchas de acero inoxidable AISI304 L de

1/20 x 1200x2400

403.20 X 205 $/ kg us $ 1008.00

250 remaches de acero inoxidable AISI304

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162

de 1/8" x ~·· 250/100x 40 us $

100.00

El costo total de todo el aislamiento térmi.col

¡es de : US $ 2075.601

5.2 COMSUMIBLES PARA LA FABRICACIÓN DEL SECADOR DE

PLATOS.-F

DESCRIPCIÓN CÓDIGO UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. PREC. TOTAL

us $ us $

Soldadura 3/32''dia. E608AWS Kgrs. 100 15.00 1500.00

Soldadura 1/8"dia. E608AWS Kgrs. 50 15.00 750.00

Disco de corte 1/8"x7 .. PZS 20 8.00 160.00

Disco de desvaste ~-xT Pzs 30 7.00 210.00

Motta asaflac GranoSO Pzs 10 10.00 100.00

Motta asaflac GranoSO Pzs 5 10.00 50.00

Motta asaflac Grano120 Pzs 5 10.00 50.00

Motta asaflac Grano200 Pzs 5 10.00 50.00

Fresas rectificadora Inox recto Pzs 4 50.00 200.00

Acido nítrico Al 53% Global --- --- 40.00

TOTAL 3110.00

TABLA N° 21

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163

5.3 COSTO DE FABRICACIÓN.

Para calcular el costo de fabricación tendremos que

seguir el siguiente modelo:

1.- Costo de materiales e insumas 10,800 x 2.5= $27,000

Costo de, equipos y motores $ 8,000

2.- Costo de mano de obra $ 9,480

3.- Servicios de terceros $ 4,083

4.- Alquiler de equipos $ 50 x día $ 3,800

5.- Costo del diseño del secador $ 3,000

6.- Gastos generales $ 3,350

7.- Utilidades de fabricación $12,000

8.- Porcentaje 19% I.G. V. $13, 435

COSTO DE FABRICACIÓN: = us $ 84,148.00

5. 3 .1 COSTO DE MATERIALES E INSUMOS

Los equipos, materiales é insumas necesarios

para la construcción del secador es de

aproximadamente de 10.80 TON de AISI 304L.

Con un valor de US $ 27,000.00 y equipos con

un valor de US $ 8,000.00

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164

5. 3 . 2 COSTO DE MANO DE OBRA.

Para la fabricación del secador, utilizaremos

10 hombres calificados. Por- un periodo de 3

meses; a continuación elaboraremos una tabla

de jornadas.

DESCRIPCIÓN CANTIDAD (S/D) {S/SEM) TOTAL

(S/SEM)

Calderero 01 60 420 420 Armador 02 50 350 700 Soldador 04 40 280 1120

Ayudantes 03 25 175 525

TOTAL

FIGURA N° 22.

5. 3 . 3 COSTOS DE SERVICIOS TERCEROS

TOTAL 3 meses S/

5,040 8,400

13,440 6,300

S/ 33,180 $ 9,480

Necesitaremos la participación de terceros

para una mejor y más rápida fabricación del

secador de platos.

A continuación elaboraremos una tabla de

servicios:

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165

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRC.UNIT. PRC. TOTAL

us $ us $ Corte/plasma Mts. 340 1.45 493.00 Rolado Kgrs. 3100 0.20 620.00 Taladrado Agujeros 362 1.30 470.00 Torneado Km"s. 110 10.00 1100.00 Fresado Kgrs. 50 22.00 1100.00 Corte /cizalla Kgrs. 1500 0.20 300.00

TOTAL 4083.60

TABLA N° 23

5.3.4 COSTO DE ALQUILER DE EQUIPOS:

DESCRIPCION CANTIDAD us $

Maquinas de Soldar de 400 amp. 02 45dias X $30.00 /día X 2 = US $ 2700.00 Ma~uinas de Soldar de 250 amp. 02 45dias x $1 0.00/día x 2 = US $ 900.00

TOTAL = US $ 3800.00

TABLA N° 24

5.3.5 COSTO DEL DISEÑO DEL SECADOR

El costo del diseño del secador con cálculos y

planos de fabricación será de:

$ 3,000 + I.G.V.

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166

5.3.6 COSTO DE GASTOS GENERALES

Se considerará por el periódo de 3 meses que

demora la fabricación del secador de platos.

Ingeniero de planta ................. $ 2,100.00

Energía eléctrica .•................. $ 350.00

Teléfono ......................•..... $ 100.00

Movilidad ........................... $ 200.00

Alquiler de local ................... $ 600.00

TOTAL $ 3,350.00

5.3.7 UTILIDAD DE FABRICACIÓN

us $ 12,000.00

5.3.8 IMPUESTO GENERAL A LAS VENTAS

19% us $ 13,435.58

jCOSTO TOTAL DE FABRICACIÓN: US $ 84,148.00j

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167

CONCLUSIONES

1.- La inversión para la fabricación de una planta de

harina de pescado completa es aproximadamente de:

US$50,000.00 $/ Ton-Hr .

2.- Una planta de harina de pescado trabaja 120 días

al año debido a las disposiciones del gobierno

para proteger la extinción del recurso marino tan

preciado.

PESCADO

MESES

VERANO JULIO SEPTIEMBRE

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168

3.- La temperatura aproximada dentro del secador

será:

Se recomienda que la gradiente de temperatura sea

como mínimo ~T = 20°C para exista un buen secado.

4.- Dentro del secador existe agua de mar por lo que

se debe tomar en cuenta lo siguiente:

El agua de mar al incrementarse la temperatura,

se incrementa 500 veces la cantidad de corrosión

del agua marina respecto a la temperatura normal.

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169

El agua de mar contiene cloruro de sodio que es

altamente corrosivo.

Por este efecto corrosivo en la actualidad se

utiliza en la fabricación de harina de pescado el

material de acero inoxidable.

5.- Mano de obra nacional, fabricación más económica

que la importada, su aplicación también es

factible en buque factoría.

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170·

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Quinta edición, 1982

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4.- HUTTE

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- L. HORTON, HOLBROOK

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6.- MANUAL DEL STEEL CONSTRUCTION.

7.- LINK- BELT

- Catálogo 1050

- Products and Components.

- For Materials Handling

- And power t·ransmission

8.- CATÁLOGO DE LA ATLAS STORD

- Plantas de Harina de Pescado.

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TABLAS

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173

ANÁLISIS Y PROPIEDADES FÍSICAS ACEROS AL CROMO-

NIQUEL (AUSTENÍTICOS)

TIPO ATLAS 304 304L

ANALISIS TIPICOS %

Cromo 18.5 18.6

Níquel 9,5 9,5

Carbono 0,06 0,025

PROPIEDADES MECÁNICAS

Limite Elástico-psi(0.2%offset). 38,000 38,000

Limite Elástico (Kg/mm4) 25,7 25,7

Carga de Rotura psi 85,000 85,000

Carga de Rotura - (Kg/mm2 J 59,7 59,7

Alargamiento, ~ o rn 50.8mm(2") 50 50

Decalzada de Recocido 146 146

BRINELL B-80 B-80

ROCKWELL

PROPIEDADES ELÉCTRICAS (Reconocido)

Permeabilidad Magnética a 200H. 1,02 1,02

Resistividad Eléctrica 72 72

Mircohmios-cm 20°C-(689)

RESISTENCIA TÉRMICA TEMPERATURA Mixi~ DE TRABAJO

En servicio intermitente OF 1600 1600

En servicio intermitente oc 870 870

En servicio continuo OF 1700 1700

En servicio continuo oc 925 925

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174

ACCIÓN VIII DIVISION 2 PART AM. MATERIAL REQUIREMENTS TABLE ABA 2 VALUES OF YIELD STRENGTB

"SY" FOR BIGB ALLOY STEELS

Nominal. Product. Spec Type or Superfied Yl:ELD STRENGTH, Ksi (MULTJ:PLY BY 1000 TO OBTAJ:N Psi)FOR METAL TEMP.OF.NOT

Compo Form No Grade Minimura EXCEEDJ:NDG

Sition Yield Ksi

lOO 200 300 400 500 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

l8Cr-8Ni Plate SA-240 302

18Cr-9Ni Plate SA-240 304

l9Cr-9Ni Sm is Tb SA-213 TP 304H

19Cr-9Ni Sm is Tb SA-213 TP 304H

19Cr-9Ni Sm is Tb SA-213 TP 304H

19Cr-9Ni Sm is Tb SA-213 TP

304

19Cr-9Ni Sm is Tb SA-376 TP 304H

19Cr-9Ni Sm is Tb SA-430 FP 304H

l8Cr-9Ni Wld Tb SA-249 TP 304 30 30 25,1 22,5 20,9 19,4 19,3 19 17,7 17,3 16,9 16,6 16,3 16 15

19Cr-9Ni Wld Tb SA-249 TP 304H

19Cr-9Ni Wld Tb SA-312 TP 304

19Cr-9Ni Wld Tb SA-312 TP 304H

l9Cr-9Ni Forg SA-182 F 304

19Cr-9Ni Forg SA-182 F 304H

l9Cr-9Ni Forg SA-336 TP 304&

19Cr-9Ni Wld.Tb SA-668 TP 304 ---

ASME BOJ:LER AND, PRSSURE VESSEL CODE THE AMERICAN SOCJ:ETY-OF MECHANJ:CAL ENGJ:NEERS

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175

I.- Discusión sobre temperatura promedio en el interior

del secador:

Donde:

QT Calor entregado por el vapor a través del tubo.

OcH = Calor entegrado por el vapor a través de la

chaqueta.

Tp Temperatura promedio en el interior del secador

T 164 oc temperatura a la que se encuentra el

vapor de Agua saturado a la presión de 100 Psi.

Se recomienda que la gradiente de temperatura sea

como mínimo a A = 20°C para que exista un buen

secado.

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176

Dentro del secador existirá agua de mar, entonces

tomar en cuenta que: El agua de mar al incrementarse

la temperatura se incrementara 500 veces la

actividad de corrosión del agua de mar respecto ala

temperatura normal. El agua de mar contiene CLORURO

DE SODIO que es altamente corrosivo.

TP 144°C, valor aproximado.

Método A.-

p ffivapor X Llhf~

Datos :

mvapor = 942.5 Kg. /Hr (vapor)

Llht9 = 2 O 6 6 • 2 Kj /Kg .

Entonces:

Q = 942.5 X 2066.2 = 1947.4 X 10exp3 Kj/Hr

© = 1947.4 x. 10exp3 Kj/Hij ------- (I)

Sabemos datos del Petróleo:

Peal. = 44, 000 Kj /Kg C?Oder calorífico del petróleo)

Pesoespecifico = 820 Kg/m3

Precio = 1.34 $/Gl

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177

Entonces :

Pcal(m3) 44,000 X 820 = 36080 X l0e~3 Kj/m3

JPcal(m3l = 36,080 X l0exp3 Kj/m3j ------ (II)

Dividimos

(I) / (II) = 1947.4 X 10exp3 / 36,080 X l0exp3

j (I) / (II) - O. 054m3/Hrj ------------------ (III)

Costo de Vapor = (III) x P:cec1o petról.<ao

~. (Q .54m3/Hr: X 1000Lt/m3 :x Gal/4Lt) X. 1.34$/Gal

!Costo deVapor = 18.13 $/Hr.l

Método B:.

Búnker N° 6 c=i 345 lb= 10 BHP < > 2,8 (gal/HR)

HR

Un caldero de 10 BHP nos entrega 345 (lb de vapor)

HR

Y consume 2.8 (gal/HR)de Petróleo.

El costo del vapor será:

Cv [(2.8(Gal/Hrll/(345(lb/Hrl x i/2.2 (Kg/lblll:x 942.5 Kg/Hr :< ·1.34 ($/Gall

Cv O. 0179 (Gal/Kgl x 942.5 (Kg/Hr) x l. 34 ($/Gall

Cv 16.828 (Gal/Hrl x l. 34 ($/Gall

!Costo de: Vapor = 22 .. 55 $ JHij

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178

III) TABLAS

Del libro: TERMODINÁMICA

Autor : José A. Manrique Ph.D

Rafael S. Cárdenas M.C.

TABLA 25: Orden de Magnitud de la Conductividad Térmica "K"

Material K (W/m-°K)

Gases a presión atmosférica 0,0069-0,17

Materiales aislantes 0,034-021

Líquidos no metálicos 0,086-0,69

Sólidos no metálicos 0,0334-2,6

Metales líquidos 8,6-76

Aleaciones 14-120

Metales puros 52-410

KREITH, FRANK, PRINCIPLES OF HEAT TRANSFER INTEXT

EDUCATIONAL PUBLISHEERS, 1973.

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TABLA 26: Orden de Magnitud del Coeficiente de

transferencia calor "h"

SITUACION B (W/m~ - OK)

Convección libre, en aire 5-25

Convección forzada, en aire 10-500

Convección forzada, en agua 100-15,000

Agua en abullición 1 500-25,000

Condensación de vapor de 5,000-1000,000

agua

BOLMAN, J.P, BEAT TRANFER, Me GRAW-BELL, 1972

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180

TABLA 27: Relaciones para estimar el Coeficiente de

transferencia "h" en Región Laminar.

GEOMETRIA N u

Flujo paralelo a una placa NuL = O, 664 REL"' Pr 113 (ReL <5x10 5)

plana de longitud L.

Flujo dentro de un tubo Nuo = 48/11 = 4,364 (RED < 2, 100)

circular de diámetro D.

Flujo de calor por unidad de Nuo = 48/11 = 4,364 (RED < 2,100)

área en la pared constante.

Placa vertical con NuL =O,SSS(GrL Pr) 114 (10<GrL Pr < 10 9)

convección libre.

Flujo a través de una esfera NuL = 2 + O, 37 Reo 0,6 Pr o,33 .

de diámetro D. Reo< 1,5 X 10)

EDWARDS, D,K, DENNY, V.E. MILLS, A.F. TRANFER PROCESSES,

HOLT, RINEHALL AND WINSTON, INC . 1973

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181

rv) ACEROS INOXIDABLES ATLAS ETERNA TIPOS 304-304 L

Estos Aceros Inoxidables al Cromo-Niquel 18-10

están principalmente destinados para recipientes

soldados para química, alimentación o industria,

sujetos a unas severas condiciones corrosivas. Su

bajo contenido de carbono ayuda a superar la

tendencia al ataque de la corrosión en las zonas

de soldadura o contrarrestar más fuertes

ambientes corrosivos. En suma, ambos tipos el

304L poseen mejor resistencia a la corrosión así

como mayor resistencia al calor que los tipos

normales 18/8.

El tipo 304 es la aleación de Acero Inoxidable

para fines generales y aplicaciones que requieren

soldadura en grandes espesores. Este tipo

resistente a la formación de precipitados de

carburo en la zona de la soldadura y puede ser

utilizado para una serie

condiciones corrosivas sin

recocido después de soldar.

muy amplia

necesidades

de

de

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182

Además, el tipo 304 es apropiado idóneamente para

recipientes con paredes gruesas que reciben su

forma mediante varias operaciones de estiraje o

embutición. Estos recipientes figuran muy

frecuentemente en los equipos para lechería y

para producción de alimentos. La proporción de

Carbon,o/Níquel contenido en el tipo 304 reduce al

mínimo los problemas que plantea la calidad de la

superficie debido a los reconocidos intermedios y

al decapado, frecue-ntemente originados por

compuestos residuarios causados por al embutición

y por contaminantes procedentes del horno de

recocido. El tipo 304 L es una variante del tipo

304 pero con una proporción de Carbono extra

baja. Da uno resultados superiores para resolver

el problema de la precipitación de Carburo en la

zona soldada.

Adicionalmente, el tipo 304L puede ser mantenido

a las temperaturas de sensibilización

Hasta durante 2 horas sin que se vuelva

susceptible· a la corrosión intergranular.

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183

APLICACIÓN:

USOS INDUSTRIALES

- Depósitos para almacenar ácidos.

- Silenciadores para sierras de cadena.

- Soportes para los tubos cambiadores de calor.

- Tanques y Recipientes pesados, soldados.

Debe utilizarse el Acero Inoxidable del tipo 304L

cuando se necesita que el contenido en carbono

sea menor que en el tipo 304 con el fin de·

restringir la precipitación de carburo que

resulta de la operación de soldadura,

principalmente cuando las piezas no pueden ser

reconocidas después de soldadas.

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184

V) TIEMPO DE PASO POR EL SECADOR

Para secadores Rotatorios

El tiempo de paso en los hornos rotatorios

9 = O 19L NDS

Donde:

9 Tiempo de paso por el horno en min.

L Longitud del horno, en pies.

N = Velocidad de rotación

S Pendiente del horno

D Diámetro interno del ladrillo en pies

Donde:

L 4,75m = 15,58pies

N = 16RPM

D 1,53rn = 5,02pies

S (0,2/100)

ENTONCES

9 0,19 X 15,58pies

16RPM x 5,02pies x (0,2/100)

8 = 18,43min.

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PLANOS